高中物理第二册电动势、闭合电路欧姆定律教学要求.doc

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电动势、闭合电路欧姆定律
【教学结构】
一、电动势，是本部教材难点，交待清楚即可。
1．电源：把其它形式的能转化为电能的装置。
电源的作用：保持两极间有一定电压，供给电路电能。
2．电动势：电源的属性，描述电源把其它形式能转化为电能本领的物理量。在数值上就等于电源没有接入外电路时两极间电压。用符号ε表示。单位：伏特，ν。
（1）电动势由电源自身决定，与外电路无关
不同类型的电源电动势不同，同种类型不同型号电源电动势相同。

（2）实验：如图1所示电路。
过程：断开电键，伏特表读数U，闭合电键，改变滑线变阻器阻值，R减小，对应伏特表读数，U1、U2、U3。
U为电源电动势，U大于U1、U2、U3，且U1＞U2＞U3
分析产生原因：电源内电阻存在，且内阻r不变，大小由电源自身特点决定。随着R变小，电路电流增大，电源内部电势降落增加，外电路电势降落降低。
（3）电源的电动势等于内、外电路上的电压之和
ε=U+U′，U外电路电压又称路端电压，U′电源内电路电压
分析U、U′的物理意义：电源电动势反映电源的一种特性，它在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源提供的电能。
（4）比较电动势和电压的物理意义。
电动势：ε=。w表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能（或其它形式能），ε表示移单位正荷消耗化学能（或其它形式能，反映电源把其它形式能转化为电能的本领）。
电压：U=。w表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电能，电压表示移动单位正电荷消耗的电能。反映把电能转化为其它形式能的本领。
二、闭合电路欧姆定律，是本部教材重点应多下功夫。
1．闭合电路欧姆定律
ε=U+U′，I=或ε=IR+Ir，都称为闭合电路欧姆定律。
式中：ε：若电源是几个电池组成的电池组，应为整个电池组的总电动势，r为总内阻，R为外电路总电阻，I为电路总电流强度。
应注意：ε=U+U′和ε=IR+Ir，两式表示电源使电势升高等于内外电路上的电势降落总和，ε理解为电源消耗其它形式能使电荷电势升高。IR、Ir理解为在内外电路上电势降落。（也称为电压降）
2．讨论路端电压，电路总电流随外电路电阻变化而变化的规律
根据：ε=U+U′、U′=Ir、I=，ε、r不变
R↑→I↓，U↑、U′↓，当R→∞时，I=0、U=ε、U′=0（也称为断路时）
R↓→I↑，U↓、U′↑，当R=0时，I=（短路电流强度）U=0、U′=ε

3．在闭合电路中的能量转化关系
从功率角度讨论能量转化更有实际价值
电源消耗功率（有时也称为电路消耗总功率）：P总=εI
外电路消耗功率（有时也称为电源输出功率）：P出=UI
内电路消耗功率（一定是发热功率）：P内=I2r
εI=UI+I2r
4．电源输出功率随外电路电阻变化关系
ε、r为定值，R为自变量，P出为因变量。
P出=UI=·R·=·R，讨论该函数极值可知，R=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2所示，R＜r时，随R增大输出功率增大，R=r输出功率最大，R＞r时，随R增大，输出功率减小。
三、电池组
图3
－
+
只研究串联电池组
1．连接方法：如图3所示，左侧电池正极与右侧电负极相连。电池组的两
极即为最左侧电池的负极，最右侧电池的正极。
2．若每个电池电动势为ε0，内阻为r0，电池组共有几个电池，电池组的电动势，内阻分别为：ε=nε0，r=nr0
3．电池组中有电池接反，若3个电池电动势均为1.5V，一个接反，则电池组的电动势为1.5V，电池组的内组反接无影响，r=nr0
4．不能用旧电池与新电池串联使用。旧电池内阻是新电池内阻很多倍，因此在电路连通后，旧电池内阻的发热功率很大，得不偿失。

【解题要点】
例一．在闭合电路中（）
A．电流总是由高电势流向低电势
B．电流强度越大，电源输出功率越大
C．输出功率越大，电源效率越高
D．电源输出电压越大，电源效率越高
解：在闭合电路中，外电路正电荷在电场力作用下由高电势流向低电势，而内电路则是非电场力。电荷由低电势流向高电势，A选项不正确。电源输出功率最大的条件是外电阻等于内电阻，此时是电压与电流乘积最大。在R＞r的条件下，R越小，电流越大，输出功率越大，在R＜r时，R越小，电流强度越大，而输出功率越小，B选项错误。电源输出功率为有用功率，电源消耗总功率为总功率，则，输出功率最大时，R=r，效率只有50%，R＞＞r时，效率接近100%，而输出功率很小，C选项错误。当外电阻R越大时，输出电压越大，电路效率越高，D选项正确。
记住，背会概念、规律不能准确解答本题，只有熟练掌握这些基本概念规则才有能力解答本题。，以后可当作公式使用。
例二．关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是（）
A．电源短路时，电路电流为无穷大
B．电源短路时，路端电压为零，