闭合电路欧姆定律
刘玉平
一、教学目标
1．知识目标：
（1）知道电动势是表征电源特性的物理量，它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压；从能量转化的角度理解电动势的物理意义。
（2）明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和。
（3）熟练掌握闭合电路欧姆定律的两种表达式EUIr和IE及其适用条件。 Rr
2．能力目标：
进一步培养学生用能量和能量转化的观点分析物理问题的能力；通过使学生掌握闭合电路欧姆定律的推导过程培养学生的推理能力
3．物理方法教育目标：
通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学，使学生学会运用实验探索物理规律的方法。
二、教学重点、难点分析
1．重点：闭合电路欧姆定律的内容；
2．难点：应用闭合电路欧姆定律进行简单电路的分析计算。
三、教学方法：
实验演示，启发式教学
（一）进行新课
一．电动势
1．电源
电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置。它并不创造能量，也不创造电荷。例如：干电池是把化学能转化为电能，发电机是把机械能、核能等转化为电能的装置。
电源能够不断地把其他形式的能量转变为电能，并且能够提供恒定的电压，那么不同的电源，两极间的电压相同吗？展示各种干电池（1号、2号、5号、7号），请几个同学观察电池上面写的规格，发现尽管电池的型号不同，但是都标有“1.5V”字样。我们把示教电压表直接接在干电池的两端进行测量，结果大约都是1.5V。讲台上还摆放有手摇发电机、蓄电池、纽扣电池，它们两端的电压是否也是1.5V呢？（学生回答：不是）那么如何知道它们两端的电压呢？（学生：用电压表直接测量）
结论：电源两极间的电压完全由电源本身的性质（如材料、工作方式等）决定，同种电池用电压表测量其两极间的电压是相同的，不同种类的电池用电压表测量其两极间的电压是不同的。为了表示电源本身的这种特性，物理学中引入了电动势的概念。
2．电动势
可见，电源的电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压。
（1）电源的电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压．
电动势用符号E表示，单位跟电压的单位相同，也是伏特（V）。但是电动势和电压的物理意义是不同的。电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领，描述电源的特性；电压反映电场具有能的性质，描述电场的特性。可见，电动势和电压描述的对象是不同的。
（2）电源的电动势反映了电源能够不断地把其他形式的能量转变为电能的本领。 干电池有大小不同的型号，只要是同种材料制成的，它们的电动势都是相同的，但大型号的干电池容量大，使用时间长。例如常用的1号、5号电池，其电动势都是1.5V，只是1号电池的容量比5号电池的容量大。蓄电池的电动势是2.0V，说明蓄电池把其他形式的能转化为电能的本领比干电池大。
二、闭合电路的欧姆定律
1．闭合电路的组成
闭合电路由两部分组成，一部分是电源外部的电路，叫做外电路，包括用电器和导线等。另一部分是电源内部的电路，叫内电路，如发电机的线圈、电池的溶液等。外电路的电阻通常叫做外电阻。内电路也有电阻，通常叫做电源的内电阻，简称内阻。
2．电动势与内外电压之间的关系
各种型号的干电池的电动势都是1.5V。那么把一节1号电池接
入电路中，它两极间的电压是否还是1.5V呢？用示教板演示，电路
如图2所示，结论：开关闭合前，电压表示数是1.5V，开关闭合后，
电压表示数变为1.4V。实验表明，电路中有了电流后，电源两极间
的电压减小了。
上面的实验中，开关闭合后，电源两极间的电压降为1.4V，那么减少的电压哪去了呢？用投影仪展示实验电路，如图3所示。接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫外电压。在电源内部电极附近的探针A、B上连接的电压表测得的电压叫内电压。我们现在就通过实验来研究闭合电路中电动势和内、外电压之
间的关系。
（向学生介绍实验装置及电路连接方法，重点说明内
电压的测量）实验中接通S1、S2，移动滑动变阻器的滑动
头使其阻值减小，由两个电压表读出若干组内、外电压U′
和U的值。再断开S1，由电压表测出电动势E。分析实验
结果可以发现什么规律呢？
在误差许可的范围内，内、外电压之和等于电源电动势。
在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电压之和，即
．
在电源的外部电路中，电流从电源的正极流向负极，但在在电源的内部电路中，电流是从电源的负极流向正极的。
我们把公式 E=U′＋U两边同乘以电量q，得到qE=qU′＋qU，这个式子的物理含义是什么呢？在第一章我们学习过一个公式W=qU，用来计算电场力对电荷做的功。所以qU′＋qU等于电量q通过外电路和内电路时消耗的总电能。由能量守恒定律可知，qE就应该是电源提供的总电能。当q=1C时电源提供的总电能就是EJ
，数值上等于电动势。
电源提供给电路的总电能是其他非静电力做功转化而来的，所以，电动势的大小也可以反映出电源把其他形式的能转化为电能的本领。例如干电池的电动势是1.5V，它的物理含义是什么呢？
（1）表示非静电力把1C正电荷从电源负极搬到正极所做的功是1.5J；
（2）表示电场力搬运1C正电荷沿闭合回路走一周所做的功是1.5J。
3、闭合电路欧姆定律
如图4所示电路中电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，
试求电路中的电流I
引导学生推导：∵E=U+U′ 而U=IR U′=Ir
∴ E=IR+Ir 或者写成 IE Rr
其中，R+r表示整个电路总电阻，R为外电路总电阻，r为内阻，I为闭合电路总电流。 闭合电路欧姆定律：
（1）闭合电路的欧姆定律的内容：闭合电路中的电流强度和电源电动势成正比，和电
路的内外电阻之和成反比．表达式为
（2）公式：EUIr 或者 I
（3）适用条件：纯电阻电路
（4）外电压（路端电压）随外电阻
变化的规律： ． E Rr
路端电压随外电阻增大而增大，随外电阻减小而减小．
（5）外电压（路端电压）与电流的关系 U= E—Ir
（6）电池的连接
（三）例题精讲
【例题1】见教材例1。
【例题2】在如图5所示的电路中，R1=14.0Ω，R2=9.0Ω，
当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1=0.20A；当开
关S板到位置2时，电流表的示数为I2=0.30A，求电源的
电动势和内电阻。
（E＝3.0V，r＝1.0Ω）
目的：（1）熟悉闭合电路欧姆定律；（2）介绍一种测电动势和内阻的方法
（四）总结、拓展
1．电动势是描述电源将其它形式能转化为电能本领的物理量，数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压，数值上还等于闭合电路内、外电压之和。
2．闭合电路欧姆定律的两种表达式EUIr 和 I
注意适用条件：纯电阻电路
E Rr
（五）布置作业：
1．学习本节课文。
2．练习四（1）、（5）题