高中物理人教必修三第12章第2節(jié)閉合電路的歐姆定律教學(xué)設(shè)計

1、合電路的歐姆定律 教學(xué)設(shè)計課題 閉合電路的歐姆定律單元12學(xué)科物理年級高二教材分析本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修3第12章第2節(jié)的內(nèi)容, 閉合電路歐姆定律在體現(xiàn)功能關(guān)系問題上是一個很好的素材,它能夠充分體現(xiàn)功和能的概念在物理學(xué)中的重要性。本節(jié)首先從做功的角度認識了電動勢的概念，然后再通過功能關(guān)系的分析來建立閉合電路的歐姆定律，如果學(xué)生能夠嫻熟地從功和能的角度分析物理過程，對于解決物理問題是很有好處的。因此，幫助學(xué)生理解電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是基礎(chǔ)和關(guān)鍵。應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論路端電壓與負載關(guān)系則是本節(jié)的難點，要注意提高學(xué)生運用閉合電路歐姆定律分析問題的能力。教學(xué)目標與核心素養(yǎng)一、教學(xué)目

2、標1.通過探究推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律及其公式。2.理解路端電壓與負載的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達，并能用來分析有關(guān)問題。3.掌握電源斷路和短路兩種特殊情況下的特點。知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。二、核心素養(yǎng)物理觀念：學(xué)生通過探究電子通過電源內(nèi)阻和外阻消耗的能量等于電源消耗的能量,讓學(xué)生具有能量的觀念科學(xué)思維：通過實驗,培養(yǎng)學(xué)生利用“實驗研究，得出結(jié)論”的探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法?？茖W(xué)探究：通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題，培養(yǎng)學(xué)生運用物理知識解決實際問題的能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過本節(jié)課教學(xué)，加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，通過探究物理規(guī)律培 養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精

3、神和實踐能力。重點應(yīng)用閉合電路歐姆定律進行相關(guān)的電路分析和計算難點討論路端電壓與負載關(guān)系教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課我們知道，要想電路中產(chǎn)生電流必須用導(dǎo)線將電源、用電器連成閉合電路，那么電路中的電流大小與哪些因素有關(guān)？為什么多接幾個小燈泡之后，會比之前要暗呢？今天我們就學(xué)習(xí)這方面的知識學(xué)生觀察圖片并思考為什么多接幾個小燈泡之后，會比之前要暗呢？ 引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣講授新課一、認識閉合電路 閉合電路1.閉合電路：由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路。2.外電路：用電器和導(dǎo)線組成的電路是外電路。3.內(nèi)電路：電源內(nèi)部是內(nèi)電路。二、電動勢思考：你能說出閉合電路中外電路和內(nèi)電路

4、中電流的方向嗎?在外電路中，電流方向由正極流向負極；在內(nèi)電路中，電流方向為負極流向正極。在金屬導(dǎo)體中，能夠自由移動的電荷是自由電子。但電流的方向為正電荷移動的方向，下面按正電荷的移動進行討論。思考與討論1:在外電路中，正電荷由電源正極流向負極。如果電路中只存在靜電力的作用，會發(fā)生什么情況？參考答案：電源正極的正電荷與負極的負電荷很快就會中和，電路中不能維持穩(wěn)定的電流。思考與討論2:為什么電源能讓外電路中能維持穩(wěn)定的電流？這是因為電源能把負極的正電荷經(jīng)過電源內(nèi)部不斷地搬運至正極。所以能讓外電路中能維持穩(wěn)定的電流。思考與討論3:電源的這種能力是怎么來的呢？在電源內(nèi)部，存在著由正極指向負極的電場。在

5、這個電場中，靜電力阻礙正電荷向正極移動。因此，在電源內(nèi)部要使正電荷向正極移動，就一定要有一種與靜電力方向相反的力作用于電荷，我們把這種力叫作非靜電力。即電源把正電荷從負極搬運到正極的過程中，非靜電力做功，電荷的電勢能增加。1.從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。在化學(xué)電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能；在發(fā)電機中，非靜電力是電磁作用，它使機械能轉(zhuǎn)化為電勢能思考與討論：想一想，不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)相同嗎？參考答案：不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)一般不同，電動勢就是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)強弱的物理

6、量。2.電動勢（1）在物理學(xué)中，我們用非靜電力所做的功與所移動的電荷量之比來表示電源的這種特性，叫作電動勢。（2）電動勢公式E表示電動勢；W是非靜電力做功；q表示電荷量。（3）電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把 1 C 的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功。（4）單位：功 W 的單位是焦耳（J），電荷量 q 的單位是庫侖（C），電動勢 E 的單位與電勢、電壓的單位相同，是伏特（V）。（5）電動勢由電源中非靜電力的特性決定，跟外電路無關(guān)。對于常用的干電池來說，電動勢跟電池的體積無關(guān)。三、閉合電路歐姆定律及其能量分析1.部分電路歐姆定律導(dǎo)體中的電流 I 跟導(dǎo)體兩端的電壓 U 成正比，跟導(dǎo)體的電阻 R

7、 成反比。2.閉合電路中的電勢變化情況（1）在外電路中，正電荷在靜電力的作用下從電勢高的位置向電勢低的位置移動，在外電路中，沿電流方向電勢降低。（2）在內(nèi)電路中，電源內(nèi)部也存在電阻，內(nèi)電路中的電阻叫內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻。 電源與內(nèi)阻如圖將電源看作一個沒有電阻的理想電源與電阻的串聯(lián)，則內(nèi)阻沿電流方向電勢降低。思考與討論：對于閉合電路來說，內(nèi)、外電路都會出現(xiàn)電勢降低，電勢能減少。那么，電流 I 跟電源的電動勢 E 及內(nèi)阻 r、外電路的電阻 R 之間會有怎樣的關(guān)系呢？電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，所以可以用電流做功的多少來研究電流 I 跟電源的電動勢 E 及內(nèi)阻 r、外電路的電阻 R 之

8、間的關(guān)系。設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，外電路的用電器都是純電阻為R，閉合電路的電流為I。（1）電流流經(jīng)電源時，在時間t內(nèi)非靜電力做多少功？非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化的數(shù)值與非靜電力做的功 W 相等。時間 t 內(nèi)電源輸出的電能為：WEq EIt（2）在時間t內(nèi)外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？在時間 t內(nèi)，外電路轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為：Q外 I2Rt（3）當(dāng)電流通過內(nèi)電路時，也有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是多少？在時間 t 內(nèi)，內(nèi)電路轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為：Q內(nèi) I2rt根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功應(yīng)該等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的總和，即：WQ外 Q內(nèi)將 W、Q 外 和 Q 內(nèi) 的表達式代入上

9、述關(guān)系式有:EIt I2Rt I2rtE IR Ir3.閉合電路歐姆定律（1）閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。這個結(jié)論叫作閉合電路的歐姆定律。（2）閉合電路的歐姆定律也可以寫為：E U 外 U 內(nèi) 即：電源的電動勢等于內(nèi)、外電路電勢降落之和。U 外 表示 IR，它是外電路總的電勢降落；用U 內(nèi) 表示 Ir，它是內(nèi)電路的電勢降落。四、路端電壓與負載的關(guān)系1.負載和路端電壓我們常常把外電路中的用電器叫作負載，把外電路的電勢降落叫作路端電壓。2.路端電壓的表達式根據(jù)閉合電路的歐姆定律 EU外 U 內(nèi) ，則 U外 = E- U內(nèi) U外記為路端電壓 U，考慮到 U內(nèi) I

10、r，則：U E Ir（1）如圖當(dāng)外電阻 R 減小時，由式可知，電流 I 增大，因而內(nèi)電路的電勢降落 Ir 增大由；UE-Ir 式可知，這時路端電壓 U減小即：外電阻R減小，電流增大，路端電壓減小外電阻R增大，電流減小，路端電壓增大思考討論1：現(xiàn)在你能解釋節(jié)前“問題”欄目中多接幾個小燈泡之后會比之前要暗的原因嗎？多并聯(lián)幾個小燈泡之后，外電路的電阻R減小，電流I增大，路端電壓U減小，所以多接幾個小燈泡之后比之前要暗。思考與討論2： UE-Ir 式表示的是 U 和 I 這兩個變量之間的函數(shù)關(guān)系。把它改寫為：UrIE然后和一次函數(shù)的標準形式：y kx b對比就能知道它的 U-I 圖像是一條直線。根據(jù)

11、U-I 圖像，當(dāng)外電路斷開時，路端電壓是多少？當(dāng)電源兩端短路時，電流會是無窮大嗎？當(dāng)外電路斷開時I=0，由圖可知此時路端電壓U=E。當(dāng)電源兩端短路時，電流不會無窮大，由圖可知電源兩端短路時U=0，此時I=I0 即為短路電流。3.圖象的物理意義在縱軸上的截距表示電源的電動勢E。在橫軸上的截距表示電源的短路電流。圖象斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻。4.斷路和電源短路 （1）當(dāng)外電路斷開時，電流 I 為 0，Ir 也為 0，由U EIr式可知，U E。這就是說，斷路時的路端電壓等于電源的電動勢。我們常根據(jù)這個道理測量電源的電動勢。（2）當(dāng)電源兩端短路時，外電阻 R 0。由 式可知，此時電流電源的內(nèi)阻 r

12、 一般都很小，鉛蓄電池的內(nèi)阻只有0.005 0.1 ，干電池的內(nèi)阻通常也不到 1 。所以絕對不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連接在一起！這樣電流過大，會導(dǎo)致溫度過高，燒壞電源，甚至引起火災(zāi)。拓展學(xué)習(xí) 歐姆表的原理歐姆表是在電流表的基礎(chǔ)上改裝而成的。為了使測量電阻時電流表指針能夠偏轉(zhuǎn)，表內(nèi)應(yīng)有電源。 歐姆表電路當(dāng)紅、黑表筆直接接觸時（相當(dāng)于被測電阻為 0），電流表指針指在最大值 I g 處，由閉合電路的歐姆定律可得若已知 E 和 Ig 的值，就可以求得 R 。當(dāng)紅、黑表筆之間接有待測電阻 Rx 時，電流表指針指在 Ix 處，由閉合電路的歐姆定律可得得:由上式可知，電阻與電流存在一一對應(yīng)的關(guān)系。因此，只

13、要將原來的電流刻度轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電阻刻度，指針就能夠指示出被測電阻值，R x 與Ix 之間不是線性關(guān)系，所以刻度盤上電阻值的刻度不均勻。課堂練習(xí)1.在如圖所示的電路中，電源的內(nèi)阻r=1.0，電阻R=9.0，不計電流表的內(nèi)阻。閉合開關(guān)S后，電流表的示數(shù)I=0.20A電源的電動勢E為（）A2.0V B3.0V C4.0V D5.0V 答案:A2.關(guān)于電動勢，下面的說法正確的是（）A電源的電動勢等于電源沒有接入電路時，兩極間的電壓，所以當(dāng)電源接入電路時，電動勢將發(fā)生改變 B閉合電路時，并聯(lián)在電源兩端的電壓表的示數(shù)就是電源的電動勢 C電源的電動勢是表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小的物理量 D

14、在閉合電路中，電源的輸出功率隨外電路電阻的增大而增大答案: C3.下列關(guān)于電源的說法，正確的是（）A電源向外提供的電能越多，表示電動勢越大 B電動勢表示電源將任意電量正電荷從負極移送到正極時，非靜電力所做的功 C電源的電動勢與外電路有關(guān) D在電源內(nèi)從負極到正極電勢升高答案: D4.單位電荷量的正電荷沿閉合電路移動一周，在內(nèi)外電路中釋放的總能量決定于（）A通過電源的電流 B電源的電動勢 C內(nèi)外電阻之和 D路端電壓的大小答案: B拓展提高1.如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，下列結(jié)論不正確的是（）A電源的電動勢為6.0 V B電源的內(nèi)阻為2 C電源的短路電流為0.5 A D當(dāng)外電阻為2時

15、電源的輸出功率最大答案: C2.一臺直流電動機的電阻為R，額定電壓為U，額定電流為I，當(dāng)其正常工作時，下述正確的是（）A電動機所消耗的電功率I2R Bt秒內(nèi)所產(chǎn)生的電熱為UIt Ct秒內(nèi)所產(chǎn)生的電熱為I2Rt Dt秒內(nèi)輸出的機械能為（U-IR）It 答案: CD3. 如圖所示，直線a為某電源的路端電壓隨干路電流的變化圖線，直線b為某一電阻R兩端的電壓隨電流的變化圖線，把該電源和該電阻組成閉合電路，則電源的內(nèi)功率和路端電壓分別為（）A4W，2V B2W，1V C2W，2V D4W，3V答案: C觀察 “閉合電路”圖片，說出閉合電路、內(nèi)電路和外電路學(xué)生思考回答學(xué)生閱讀課文并回答問題學(xué)生思考討論學(xué)生

16、閱讀課文并記憶代表交流自己的問題答案，對某些部分詳細講解，并對異議部分再次討論總結(jié)歸納閉合電路歐姆定律并記憶在教師的引導(dǎo)下推導(dǎo)路端電壓的表達式學(xué)生思考討論并回答學(xué)生思考討論學(xué)生閱讀課文斷路和電源短路學(xué)生閱讀課文學(xué)生練習(xí)鍛煉學(xué)生的觀察能力和語言表達能力溫故而知新為下面的問題做鋪墊鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力和理解問題解決問題的能力讓學(xué)生了解電動勢就是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)強弱的物理量掌握電動勢的有關(guān)知識鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律掌握閉合電路歐姆定律鍛煉學(xué)生靈活運用歐姆定律能力與節(jié)前的問題相呼應(yīng)，鍛煉學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解決實際問題的能力理解圖象的物理意義，掌握縱軸上的截距表示電源的電動勢E。在橫軸上的截距表示電源的短路電流。讓學(xué)生理解斷路時 U E，電源短路電流鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力鞏固本節(jié)知識課堂小結(jié)1.由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路；用電器和導(dǎo)線組成的電路是外電路；電源內(nèi)部是內(nèi)電路。2.在外電路中，沿電流方向電勢降低；內(nèi)阻沿電流方向電勢降低。3.閉合電路歐姆定律 或E U外 U內(nèi)4. 外電阻 R 減小時，電流增大，路端電壓減??；外電阻 R增大時，電流減小，路端電壓增大5. 當(dāng)外電路斷開時，路端電壓等于電源的電動勢；當(dāng)電源兩端短路時，。梳理自己本節(jié)所學(xué)知識進行交流根據(jù)學(xué)生表述，查漏補缺，并有針對性地進行講解補充。板書一、