高中物理闭合电路欧姆定律教案20
时间：2020-09-15 08:02:46 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
第六节 闭合电路欧姆定律
●本节教材分析
本节内容是恒定电流这一章的重点内容，介绍了电动势的概念、闭合电路的欧姆定律、路端电压与电流（外电阻）的关系及闭合电路中的功率等知识.
电动势的概念在高中教学中是一个难点，因此处理好电动势概念对教学很重要.与旧教材相比，对电动势概念的要求有所降低，对电动势的讲法学生更容易接受.限于学生的知识水平，关于电动势本身，要做好以下几方面的介绍：①电源电动势是电源本身的性质决定的.②电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压.③在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上的电势降落之和.④电源的电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的本领.
只要搞清了闭合电路中，电源的电动势与内、外电路上的电势降落的关系，利用部分电路的欧姆定律就可以很顺利地推导出闭合电路欧姆定律.
路端电压跟电流（外电阻）的关系是本节内容的又一个难点.教师要做好演示实验，使学生有明确的感性认识，然后结合公式和图线加以说明，在这里很好地体现了数学工具在解决物理问题中的重要性.
最后讲述了闭合电路中的功率.让学生从能量的观点认识电源的电动势，即电源的电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大.
●教学目标
一、知识目标
１.理解电动势的定义，知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压.
2.知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和.
3.理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题.
4.理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题.
5.理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化.
二、能力目标
1.通过演示路端电压与外电阻的关系实验，培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法.
2.通过研究路端电压与电流关系的公式、图线及图线的物理意义，培养学生应用数学工具解决物理问题的能力.
3.通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力.
三、德育目标
通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力.
●教学重点
1.闭合电路的欧姆定律.
2.路端电压与电流（外电阻）关系的公式表示及图线表示.
●教学难点
1.电动势的概念.
2.路端电压与电流（或外电阻）的关系.
●教学方法
在教师指导下，师生共同探讨的启发式教学，通过演示实验、讨论、讲解、练习、电教等方法完成教学任务.
●教学用具
干电池（1号、5号、2号）、铅蓄电池、可调内阻电池、叠层电池、滑动变阻器、电压表、电流表、导线若干、示教板电路1、示教板电路2、实物投影仪、多媒体电脑、自制课件.
●课时安排
1课时
●教学过程
一、引入新课
［师］最简单的电路由哪几部分组成？用电器中有持续恒定电流的条件是什么？
［生甲］最简单的电路是由电源、用电器、开关、导线组成的电流路径.
［生乙］用电器中有持续恒定电流的条件是：用电器两端有恒定的电压，即用电器接在电源的两极上.
［师］为了研究闭合电路，先介绍一个表征电源特性的物理量——电动势.
二、新课教学
1.电动势
［师］同学们在实验室常用的电源有哪些？
［生］干电池、蓄电池.
［师］向学生出示各种电池，并认识它们的正、负极.
干电池（1号、2号、5号）、铅蓄电池、可调内阻铅蓄电池、钮扣式氧化银电池.
［演示］用电压表测量电池没有接入电路时两极间的电压.
［实验结果］干电池的电压约1.5 V，铅蓄电池的电压约2.0 V，可调内阻铅蓄电池的电压约2.0 V.
［师］从上面的实验可得出什么结论？
［生］从上面的测量结果可以看出：没有接入电路时类型相同的电池两极间的电压相同，而类型不同的电池两极间的电压不同.
［师］此电压是由什么因素决定的？
［生］由电源本身的性质决定的.
［师］物理上为了表征电源的这种特性，引入电动势的概念.电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.
那么，当电源接入闭合电路中时，情况又怎么样呢？为此，我们先认识闭合电路的两部分组成.
［投影下面的电路图］
外电路：电源外部的电路，包括用电器、导线等.
内电路：电源内部的电路.
外电阻：外电路的总电阻.
内电阻：内电路的电阻，通常称为电源的内阻.
［师］利用CAI课件研究闭合电路中，电源电动势E跟U内、U外的关系.如左下图所示.
(1)在外电路中，电流由电势高的一端流向电势低的一端，在外电阻上沿电流方向有电势降落U外，在内阻上也有电势降落U内.
(2)在电源内部，由负极到正极电势升高，升高的数值等于电源的电动势E.
(3)理论分析表明：在闭合电路中，电源内部电势升高的数值等于外电路中电势降落的数值，即电源的电动势E等于U内与U外之和.
(4)闭合电路中电势升降可用“儿童滑梯”作类比.如右上图所示，儿童滑梯两端的高度差相当于内、外电阻两端的电势差，电源就像升降机，升降机举起的高度相当于电源的电动势.
［师］出示如图装置示教板，将开关分别拨向1和2，从电压表读出的是什么？
［生］电源电动势.
［师］分别将开关拨向1和2，让学生通过电压表的实物投影读出E1和E2的电动势.
［生］E1=3 V；E2=9 V.
［师］将电压表换成小灯泡，开关接1时，几乎发白光.问开关接2时，会发生什么情况？
［生］烧毁或更亮.
［师］开关接通2，小灯泡还不如接1时亮.
［生］（好奇）为什么？
［师］学习了闭合电路的欧姆定律后，我们就会明白其中的奥秘.
2.闭合电路欧姆定律
［师］出示右面的闭合电路.流过内电路和外电路的电流有什么关系？
［生］相等.
［师］电源的电动势E和内、外电压U内、U外之间有什么关系？
［生］E=U内+U外.
［师］设闭合电路中的电流为I，外电阻为R，内阻为r，电源电动势为E，由部分电路欧姆定律可以将上式进一步写成怎样的形式？
［生］根据欧姆定律，外电压U外=IR，内电压U内=Ir，代入E=U外+U内可得E=IR+Ir.
［师］如果我们要探讨电路里电流与哪些因素有关，有什么关系，还需要把上式改写成怎样的形式？
［生］可以改写成I=.
［师］这就是闭合电路欧姆定律.即闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比.
3.路端电压跟负载的关系
［师］对给定的电源E、r均为定值，外电阻变化时，电路中的电流如何变化？
［生］据I=可知，R增大时I减小；R减小时I增大.
［师］外电阻增大时，路端电压如何变化？
［生甲］变大.
［生乙］变小.
［师］实践是检验真理的唯一标准.让我们一起来做下面的实验.
［演示］探讨路端电压随外电阻变化的规律.
（1）投影实验电路图如图所示.
（2）按电路图连接电路.
（3）调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，观察路端电压怎样随电流（或外电阻）而改变.
［实验结论］
当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小.
［师］路端电压与电流的关系式是什么？
［生］U=E－Ir
［师］就某个电源来说，电动势E和内阻r是一定的，利用数学知识可以知道路端电压U是电流I的一次函数，同学们能否作出U—I图象呢？
［生］路端电压U与电流I的关系图象是一条向下倾斜的直线.
［投影］U—I图象如图所示.
［师］从图象可以看出路端电压与电流的关系是什么？
［生］路端电压随着电流的增大而减小.
［师］直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率呢？
［生］直线与纵轴的交点表示电源的电动势E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻.
［师］能否根据闭合电路的欧姆定律从理论上分析路端电压与电流（或外电阻）的关系呢？
［生］当外电阻R增大时，根据闭合电路欧姆定律I=可知，电流I减小，内电压U内=Ir减小，路端电压U=E－Ir增大.
同理可判断R减小时的情况.
［师］刚才我们讨论了路端电压跟外电阻的关系，请同学们思考：在闭合电路中，当外电阻等于零时，会发生什么现象？
［生］发生短路现象.
［师］发生上述现象时，电流有多大？
［生］当发生短路时，外电阻R=0，U外=0，U内=E=Ir，故短路电流I=.
［师］一般情况下，电源内阻很小，像铅蓄电池的内阻只有0.005 Ω~0.1 Ω，干电池的内阻通常也不到1 Ω，所以短路时电流很大，很大的电流会造成什么后果？
［生］若电路中有保险丝，会引起保险丝熔断.否则可能烧坏电源，也可能引起火灾.
［师］实际生产生活中，要防止短路现象的发生.当外电阻很大时，又会发生什么现象呢？
［生］断路.断路时，外电阻R→∝，电流I=0，U内=0，U外=E.
［师］电压表测电动势就是利用了这一原理.
［练习］出示如图的示教板.逐个合上开关，灯泡的亮度会不会发生变化？
（学生讨论，看法不一）
［演示］学生观察.
［实验结果］发现接入电路中的灯泡越多，灯泡的亮度逐渐变暗.
［师］怎样解释上面的现象?
［生］随着灯泡逐渐接入，外电路的总电阻逐渐减小，外电路的端电压逐渐减小，据P=可知，灯泡消耗的实际功率逐渐变小，灯泡亮度变暗.
［练习］请同学们思考示教板1的实验中，为什么接2时小灯泡更暗？
［生］讨论并回答.
应该是开关接2时，E2和小灯泡构成闭合电路,由于E2的内阻很大,故第二次加在小灯泡两端的电压比第一次小,所以第二次灯泡发光较暗.
［师］同学们的推理是否正确?让我们用实验验证一下.
［演示］用电压表测出示教板1电路中,开关接1和接2两种情况下的路端电压.
［实验结果］第二次时的路端电压确实小于第一次时的路端电压,证实了同学们的回答是正确的.
4.闭合电路中的功率
［师］据E=U外+U内，两边乘以电流，得到EI=U外I+U内I，式中的EI、U外I、U内I分别表示什么物理意义？
［生］EI表示电源提供的电功率；U外I表示外电路上消耗的电功率；U内I表示内电路上消耗的电功率.
［师］EI=U外I+U内I说明了什么？
［生］说明了电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内阻上，转化为内能.
［师］实际上，上式也表明：电源的电动势越大，电源提供的电功率就越大，这表示电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大.
5.例题分析
［例1］如下图所示的电路中，电源的电动势为1.5 V，内阻0.12 Ω,外电路的电阻为1.38 Ω,求电路中的电流和路端电压.
解：已知电动势E=1.5 V，外电阻R=1.38 Ω,内阻r=0.12 Ω.
由闭合电路欧姆定律可求出电流I：
I=A=1 A.
路端电压为
U=IR=1.38 V.
我们看到，路端电压小于电源的电动势.在初中处理这类问题时忽略了内阻，认为r=0，路端电压等于电源的电动势.
［例2］如图所示，R1=14 Ω，R2=9 Ω.当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1=0.2A;当开关S切换到位置2时，电流表的示数为I2=0.3 A.求电源的电动势E和内阻r.
解：由题意知，R1=14 Ω，R2=9 Ω，I1=0.2 A,I2=0.3 A，根据闭合电路欧姆定律可列出方程：
E=I1R1+I1r E=I2R2+I2r
消去E，解出r，得r=
代入数值，得r=1 Ω.
将r值代入E=I1R1+I1r中，得E=3 V
［说明］这道例题为我们提供了一种测量电源的电动势E和内阻r的方法.同学们课后可以思考：若给你一个电压表、一个电阻箱、导线若干、开关，如何测一节干电池的电动势和内阻？若给你一个电压表和一个电流表呢？
三、小结
通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：
1.电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，其大小是因电源本身的性质决定的.在电源上接上外电路时，电源内外有相同的电流，这时在内、外电阻上有电势降落U内和U外，这时电源电动势就等于内、外电压之和，即E=U内+U外.
2.闭合电路的欧姆定律的内容及公式.
3.路端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小.
4.路端电压与电流的关系式为U=E－Ir，其U—I图线是一条倾斜的直线.
5.闭合电路中的功率关系为EI=U外I+U内I即P总=P外+P内.
四、作业
1.练习四、（1）、（2）、（3）、（4）、（5）
2.预习分组实验九.
3.查阅资料了解新型的电源.
五、板书设计
中华资源库：
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