PAGE學(xué)案5研究閉合電路[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.了解內(nèi)電路、外電路，知道電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路電壓之和.2.掌握閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，理解各物理量及公式的物理意義.3.會(huì)分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系．一、電動(dòng)勢(shì)1．一個(gè)閉合電路可以分為兩部分：外電路和內(nèi)電路．電源外部的電路叫做外電路，外電路上的電阻稱(chēng)為外電阻，電源內(nèi)部的電路叫內(nèi)電路，內(nèi)電路上的電阻即電源的電阻稱(chēng)為內(nèi)電阻，用r表示．2．電動(dòng)勢(shì)：是用來(lái)描述電源特性的物理量，數(shù)值上等于不接用電器時(shí)電源正負(fù)兩極間的電壓，用符號(hào)E表示，單位是伏特．二、閉合電路的歐姆定律1．理論和實(shí)驗(yàn)的研究都表明：電源的電動(dòng)勢(shì)E等于U外和U內(nèi)之和，即E＝U外＋U內(nèi)．2．閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比．公式表示為I＝eq\f(E,R＋r).三、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系1．路端電壓：外電路兩端的電壓叫做路端電壓．2．路端電壓的表達(dá)式：U＝E－Ir.3．路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律：當(dāng)外電阻R增大時(shí)，由閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)可知，電路中的電流I減小，路端電壓U增大．相反，當(dāng)外電阻R減小時(shí)，電流I增大，路端電壓U減小．一、電動(dòng)勢(shì)[問(wèn)題設(shè)計(jì)]日常生活中我們經(jīng)常接觸到各種各樣的電源，如圖1所示的干電池標(biāo)有“1.5V”字樣，手機(jī)電池標(biāo)有“3.7V”字樣．干電池和手機(jī)電池的電動(dòng)勢(shì)不同，說(shuō)明了什么？圖1答案兩種電池的電動(dòng)勢(shì)不同，表明它們把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小不同．[要點(diǎn)提煉]1．電動(dòng)勢(shì)反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小．2．電動(dòng)勢(shì)的決定因素：電動(dòng)勢(shì)是電源的屬性，大小完全由電源本身決定，與電源的體積和外電路的組成及變化情況無(wú)關(guān)．3．在外電路中電流方向由電源正極流向負(fù)極；在內(nèi)電路中，電流方向由負(fù)極流向正極．[延伸思考]1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)干電池體積依次減小，其電動(dòng)勢(shì)如何？答案電動(dòng)勢(shì)都是1.5V.二、閉合電路的歐姆定律[問(wèn)題設(shè)計(jì)]按圖2所示電路圖連接電路，分別測(cè)出電源的內(nèi)電壓和外電壓，多次測(cè)量，把測(cè)量結(jié)果記錄在事先準(zhǔn)備好的表格中，分析內(nèi)、外電壓的大小，它們滿(mǎn)足怎樣的規(guī)律？圖2答案在誤差允許范圍內(nèi)，內(nèi)、外電壓之和為一定值．[要點(diǎn)提煉]閉合電路歐姆定律的三種表達(dá)形式：I＝eq\f(E,R＋r)；E＝U外＋U內(nèi)；E＝IR＋I(xiàn)r.[延伸思考]閉合電路歐姆定律的三種表達(dá)形式的適用范圍是否相同？答案不相同．I＝eq\f(E,R＋r)和E＝IR＋I(xiàn)r只適用于外電路是純電阻的電路．E＝U外＋U內(nèi)適用于任何電路．

三、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系[問(wèn)題設(shè)計(jì)]1．在如圖3所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝10V，內(nèi)電阻r＝1Ω，試求當(dāng)外電阻分別是3Ω、4Ω、7Ω時(shí)所對(duì)應(yīng)的路端電壓．通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，你發(fā)現(xiàn)了怎樣的規(guī)律？圖3答案外電壓分別為7.5V、8V、8.75V．隨著外電阻的增大，路端電壓逐漸增大．2.如圖4所示，以電路中的電流為橫軸，路端電壓為縱軸，建立路端電壓U與電流I的U－I圖象，請(qǐng)思考，圖線(xiàn)與縱軸的交點(diǎn)表示的物理意義是什么？縱坐標(biāo)從零開(kāi)始時(shí)，圖線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)表示的物理意義是什么？直線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值表示的物理意義又是什么？圖4答案圖線(xiàn)與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì)；圖線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)表示短路電流；圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，即r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|.[要點(diǎn)提煉]1．路端電壓隨著外電阻的增大而增大，隨著外電阻的減小而減小，但不呈線(xiàn)性變化．外電路斷開(kāi)時(shí)，路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)；外電路短路時(shí)，電路中的電流I＝eq\f(E,r)(表達(dá)式)．2.路端電壓與電流的關(guān)系式為U＝E－Ir，其圖象如圖5所示．圖5(1)在圖象中U軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，縱坐標(biāo)從零開(kāi)始時(shí)，I軸截距等于短路電流．(2)直線(xiàn)斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻，即內(nèi)阻r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|.

一、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用例1如圖6所示，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為1Ω，R1＝5Ω，R2＝10Ω，滑動(dòng)變阻器R3阻值變化范圍為0～10Ω，求電路中的總電流的變化范圍．圖6解析當(dāng)R3阻值為零時(shí)，R2被短路，外電阻最小，電流最大．R外＝R1＝5Ω，I＝eq\f(E,R外＋r)＝eq\f(6,5＋1)A＝1A.當(dāng)R3阻值為10Ω時(shí)，外電阻最大，電流最?。甊并＝eq\f(R3R2,R3＋R2)＝5Ω，R外′＝R1＋R并＝10Ω，I′＝eq\f(E,R外′＋r)＝eq\f(6,10＋1)A≈0.55A.答案0.55A～1A針對(duì)訓(xùn)練1如圖7所示，R為電阻箱，電表為理想電壓表．當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1＝2Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1＝4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2＝5Ω，電壓表讀數(shù)為U2＝5V．求：電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.圖7答案6V1Ω.解析由閉合電路歐姆定律E＝U1＋eq\f(U1,R1)r①E＝U2＋eq\f(U2,R2)r②聯(lián)立①②并代入數(shù)據(jù)解得E＝6V，r＝1Ω.二、U－I圖象的理解和應(yīng)用例2(雙選)如圖8所示為某一電源的U－I圖線(xiàn)，由圖可知()圖8A．電源電動(dòng)勢(shì)為2VB．電源內(nèi)電阻為eq\f(1,3)ΩC．電源短路時(shí)電流為6AD．電路路端電壓為1V時(shí)，電路中電流為5A解析在本題的U－I圖線(xiàn)中，縱軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，A正確；橫軸截距表示短路電流，C錯(cuò)誤；圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)電阻，則r＝eq\f(2－0.8,6)Ω＝0.2Ω，B錯(cuò)誤；當(dāng)路端電壓為1V時(shí)，內(nèi)電阻分得的電壓U內(nèi)＝E－U外＝2V－1V＝1V，則電路中的電流I＝eq\f(U內(nèi),r)＝eq