高二学年第一学期物理（选修3-1）导学案 编号：NO 17 编写时间：2011-11-16 班级： 小组： 姓名： 组内评价：书写 完成 教师评价：
【学法指导】
1.认真阅读教科书，努力完成“基础导学”部分的内容；
2.探究部分内容可借助资料，但是必须谈出自己的理解；不能独立解决的问题，用红笔做好标记； 3.课堂上通过合作交流研讨，认真听取同学讲解及教师点拨，排除疑难； 4.全力以赴，相信自己！
学 习 目 标 知识与技能 1.能够推导出闭合电路的欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和 2.理解路端电压与负载的关系，并能用来分析、计算有关问题 学习重点 学习难点 【学习过程】
一、 闭合电路欧姆定律
1、 电动势E、外电压U外与内电压U内三者之间的关系________________ 1、电动势等于电源___________时两极间的电压 ○
2、用电压表接在电源两极间测得的电压U外___E ○
2、 闭合电路欧姆定律
1、内容 ○
2、表达式 ○
3常用变形式U外=E-Ir ○
二、路端电压与负载的关系 1、路端电压和外电阻的关系
2、路端电压与电流的关系图像
由U=E-Ir可知，U-I图像是一条向下倾斜的直线如图 说出：
1图线与纵轴截距的意义_____________________ ○
2图线与横轴截距的意义_____________________ ○
3图像斜率的意义___________________________ ○
4与部分电路欧姆定律U—I曲线的区别________ ○
_________________________________________ 1
推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论 路端电压与负载的关系 过程与方法 经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用 情感态度与价值观 通过运用闭合电路的欧姆定律问题的分析，提高分析解决问题的能力 《 2.7 闭合电路的欧姆定律 》第 1 课时导学案
如图所示电路。闭合电键，滑线变阻器阻值R逐渐减小，对应伏特表读数U逐渐 ，U的理论变化范围为 。原因是：电源存在 ，随着R变小，电流 ，因电源内阻损失的电压U′ ，外电路电电压U 。 变化流程为：（根据U=E-Ir、I=
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ER?r可知）
R↑→I →U′ →U R↓→I →U′ →U
当外电路断开时，R→∞时，I= 、U′= 、U=
E当外电路短路时，R=0时，I=r（电路中最大电流）U′= 、U=
例1 有电路如图所示，R1=3000Ω，VA是内阻为6000 Ω的电压表，VB是内阻为3000Ω的电压表。已知：S1断开、S2接到A时，电压表读数是4 V；S1接通、S2接到A时，电压表读数是8 V；S1接通、
S2接到B时，电压表读数是7.5 V.?求R的值.?
名言警句：宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来
高二学年第一学期物理（选修3-1）导学案 编号：NO 17 编写时间：2011-11-16 班级： 小组： 姓名： 组内评价：书写 完成 教师评价： 例2 如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω，则这只定值电阻的阻值为______Ω。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_______W。
例3 在图（A）所示的电路中，电源电动势E=8 V，内阻一定，红、绿
灯的电阻分别为Rr=4 Ω,Rg=8 Ω，其他电阻R1=4 Ω，R2=2 Ω，R3=6 Ω，电压表读数U0=6.0 V，经过一段时间发现红灯变亮，绿灯变暗.问：（1）若电压表读数变为U1=6.4 V，试分析电路中R1、
EEP出=UI=R?r·R·R?r=R?r(E)2·R
讨论：当R= 时，输出功率有极大值：P出= ；电源输出功率与外阻关系图象如图所示，R＜r时，R增大输出功率 ，R=r时输出功率 ，R＞r时，R增大，输出功率 。 例4 在图所示电路中，电源直流发电机E=250 V，r=3Ω，R1=R2=1Ω，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为200 V，额定功率为1000 W，其他电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化.问：?
R2、R3哪个电阻发生了断路或短路故障？（2）若红灯变亮，绿灯变暗而电压表读数变为U2=5.85 V，
试分析电路中R1、R2、R3哪个电阻发生了断路或短路故障.?
（例4）
(1)当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作?? (2)当接通几只电热器时，发电机输出功率最大?? (3)当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快??
3．在闭合电路中的能量转化关系
电源总功率（电路消耗总功率）：P总= 外电路消耗功率（电源输出功率）：P出= 内电路消耗功率（一定是发热功率）：P内= 纯电阻电路中，电源输出功率随外电路电阻变化关系：
(4)当接通几只电热器时，电阻R1、R2上消耗的功率最大?? (5)当接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中电流最大??
我的（反思、收获、问题）：
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2
高二学年第一学期物理（选修3-1）导学案 编号：NO 17 编写时间：2011-11-16 班级： 小组： 姓名： 组内评价：书写 完成 教师评价： 1.路端电压U随外电阻R变化的讨论
电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的：?
有U?(3)电源的输出功率：?P出=P总-P内=EI-I2r=UI? 若外电路为纯电阻电路，还有?P出=I2R?
（4）电源的效率：??P?U?R（最后一个等号只适用于纯电阻电路）
PEER?r电源的输出功率P?ER2ER?rR：
（1）外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高；? （2）外电路断开时，R=∞，路端电压U=E;? （3）外电路短路时，R=0，U=0，I=
?R?r?2?4Rr?R?r?2?E24r?E2，可见
4rEr (短路电流)，短路电流由电
电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为Pm?E2源电动势和内阻共同决定，由于r一般很小，短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾.?
2.路端电压与电流的关系?
闭合电路欧姆定律可变形为U=E-Ir，E和r可认为是不变的，由此可以作出电源的路端电压U与总电流I的关系图线，如图所示.依据公式或图线可知：?
（1）路端电压随总电流的增大而减小
（2）电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E.在图象中，U—I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势
（3）路端电压为零时，即外电路短路时的电流I=线斜率绝对值在数值上等于内电阻
（4）电源的U—I图象反映了电源的特征（电动势E、内阻r) 3.闭合电路中的电功率和电源的效率?
闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒定律在闭合电路的反映.? 由E=U＋U′可得?
EI=UI+U′I或EIt=UIt+U′It?
（1）电源的总功率：?P=EI=I（U+U′)? 若外电路是纯电阻电路，还有?P=I2（R+r)=
。
4r4. 闭合电路中局部电阻的变化而引起电流、电压的变化是典型的电路的动态变化问题。 此类问题应在明确各用电器或电表所对应的电流、电压的基础上，按局部（R的变化）?全局（I
总
、U端的变化）?局部（U分、I分的变化）的逻辑思维进行分析推理，使得出的每一个结论都有例1：解析：设电源电动势为E，内阻为r.R1与RA的并联总电阻为RA1=2000 Ω，R1与RB的
依据，这样才能得出正确的判断。
并联总电阻为RＢ1=1500Ω.当S1断开、S2接A时，根据分压原理有
Er.图
4E?2000R?2000?R2?r ①?
当S1接通、S2接到A时，R被短路，同理有?
8E?20002000?R2?r ②?
当S1接通、S2接到B时，同理还有?由②和③式可得：
7.5E?15001500?R2?r ③
E2R?rE=10 V，R2＋r=500 Ω，然后代入①式可得? R=2500 Ω.
例2、解析：由图象可知蓄电池的电动势为20V，由斜率关系知外电阻阻值为6Ω。用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2Ω，因此输出功率最大为50W。
例3、解析： 这个电路较为复杂，先将它等效变换成串、并联明显的电路如图（B）所示，再进行3
r名言警句：宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来
(2)电源内部消耗的功率：?P内=I2r=U′I=
U?2
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R0故有 n2=R?401=40.?
(3)要使电热器组加热物体最快，就必须使电热器组得到的电功率最大.有的同学错误地认为电热器接得越多，总功率越大.这是没有考虑到外电阻的变化会影响电源输出功率的变化.这里，要注意到
A、B两点间得到最大功率的条件，相当于把R1、R2视为等效(电源)内电阻，要使电热器的总功率
最大，必须使其总电阻为?
E?U08?6?U06r=R′=R1＋R2＋r =（1＋1＋3） Ω=5 Ω?
Ω=2 Ω?
RU26R0所以n3=R??405=8.?
再求出RBC，
E?RAB?RBCRAB?RBC?r?5.858
(4)要使R1、R2上消耗功率最大，必须使通过它们的电流为最大，由此电路中总电阻必须最小.即当50只电热器全接通时，可满足要求.所以n4=50.?
(5)要使实际使用的每只电热器中电流最大，则在保证UAB不超过200 V的前提下使其值尽量地大.由第(1)问的讨论可知，n1=2时UAB=200 V,若n5=1，看似通过它的电流达到最大，但实际情况是：电热器被烧坏而无法工作.因此仍要取n5=2.
解得RBC=3.4 Ω，判断为R2短路.
2002例4、?解答：不计用电器电阻随温度的变化，则每只电热器的电阻R0=1000Ω=４0Ω，每只电
1000热器的额定电流I0=200A=5 A?
(1)要使用电器正常工作，必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200 V，因此干路电流?
E?U0I=
r?R1?R2?250?2003?1?1A=10 A?
10而每只电热器额定电流为5 A，则电热器的只数n1=5=2.?
(2)要使电源输出功率最大，必须使外电阻等于内电阻，由此可得电热器总电阻为?
R=r－(R1＋R2)=3－（1＋1）Ω=1 Ω?
名言警句：宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来
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