閉合電路歐姆定律

閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律教學(xué)目標(biāo)一知識(shí)目標(biāo)1知道電動(dòng)勢的定義2理解的公式，理解各物理量及公式的物理意義，并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題3知道電源的電動(dòng)勢等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓，電源的電動(dòng)勢等于內(nèi)外電路上電勢降落之和4理解路端電壓與電流（或外電阻）的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，并能用來分析計(jì)算有關(guān)問題5理解閉合電路的功率表達(dá)式6理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況二能力目標(biāo)1培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題能力，會(huì)用分析外電壓隨外電阻變化的規(guī)律2理解路端電壓與電流或外電阻的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，并能用來分析計(jì)算有關(guān)問題3通過用公式圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析問題能力三情感目標(biāo)1通過外電阻改變引起電流電壓的變化，樹立學(xué)生普遍聯(lián)系觀點(diǎn)2通過分析外電壓變化原因，了解內(nèi)因與外因關(guān)系3通過對(duì)閉合電路的分析計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生能量守恒思想4知道用能量的觀點(diǎn)說明電動(dòng)勢的意義教學(xué)建議1電源電動(dòng)勢的概念在高中是個(gè)難點(diǎn)，是掌握的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，在處理電動(dòng)勢的概念時(shí)，可以根據(jù)教材，采用不同的講法從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負(fù)極將正電荷運(yùn)送到正極，克服電場力做功，非靜電力搬運(yùn)電荷在兩極之間產(chǎn)生電勢差的大小，反映了電源做功的本領(lǐng)，由此引出電動(dòng)勢的概念也可以按本書采取討論閉合電路中電勢升降的方法，給出電動(dòng)勢等于內(nèi)外電路上電勢降落之和的結(jié)論教學(xué)中不要求論證這個(gè)結(jié)論教材中給出一個(gè)比喻兒童滑梯，幫助學(xué)生接受這個(gè)結(jié)論需要強(qiáng)調(diào)的是電源的電動(dòng)勢反映的電源做功的能力，它與外電路無關(guān)，是由電源本生的特性決定的電動(dòng)勢是標(biāo)量，沒有方向，這要給學(xué)生說明，如果學(xué)生程度較好，可以向?qū)W生說明，做為電源，由正負(fù)極之分，在電源內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，為了說明問題方便，也給電動(dòng)勢一個(gè)方向，人們規(guī)定電源電動(dòng)勢的方向?yàn)閮?nèi)電路的電流方向，即從負(fù)極指向正極2路端電壓與電流或外電阻的關(guān)系，是一個(gè)難點(diǎn)希望作好演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生有明確的感性認(rèn)識(shí)，然后用公式加以解釋路端電壓與電流的關(guān)系圖線，可以直觀地表示出路端電壓與電流的關(guān)系，務(wù)必使學(xué)生熟悉這個(gè)圖線學(xué)生應(yīng)該知道，斷路時(shí)的路端電壓等于電源的電動(dòng)勢因此，用電壓表測出斷路時(shí)的路端電壓就可以得到電源的電動(dòng)勢在考慮電壓表的內(nèi)阻時(shí)，希望通過第五節(jié)的思考與討論，讓學(xué)生自己解決這個(gè)問題3最后講述閉合電路中的功率，得出公式，要從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)說明，公式左方的表示單位時(shí)間內(nèi)電源提供的電能理解了這一點(diǎn)，就容易理解上式的意義：電源提供的電能，一部分消耗在內(nèi)阻上，其余部分輸出到外電路中教學(xué)設(shè)計(jì)方案閉合電路的歐姆定律一教學(xué)目標(biāo)1在物理知識(shí)方面的要求：1鞏固產(chǎn)生恒定電流的條件2知道電動(dòng)勢是表征電源特性的物理量，它在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓3明確在閉合回路中電動(dòng)勢等于電路上內(nèi)外電壓之和4掌握閉合電路的歐姆定律，理解各物理量及公式的物理意義5掌握路端電壓輸出功率電源效率隨外電阻變化的規(guī)律2在物理方法上的要求：1通過電動(dòng)勢等于電路上內(nèi)外電壓之和的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的方法2從能量和能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動(dòng)勢的物理意義3通過對(duì)路端電壓輸出功率電源效率隨外電阻變化的規(guī)律的討論培養(yǎng)學(xué)生的推理能力4通過用公式圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析二重點(diǎn)難點(diǎn)分析1重點(diǎn)：1電動(dòng)勢是表示電源特性的物理量2的內(nèi)容3應(yīng)用定律討論路端電壓輸出功率電源效率隨外電阻變化的規(guī)律2難點(diǎn)：1閉合回路中電源電動(dòng)勢等于電路上內(nèi)外電壓之和2短路斷路特征3應(yīng)用討論電路中的路端電壓電流強(qiáng)度隨外電阻變化的關(guān)系三教學(xué)過程設(shè)計(jì)引入新課：教師：同學(xué)們都知道，電荷的定向移動(dòng)形成電流那么，導(dǎo)體中形成電流的條件是什么呢學(xué)生答：導(dǎo)體兩端有電勢差演示：將小燈泡接在充滿電的電容器兩端，會(huì)看到什么現(xiàn)象小燈泡閃亮一下就熄滅為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢分析：當(dāng)電容器充完電后，其上下兩極板分別帶上正負(fù)電荷，如圖1所示，兩板間形成電勢差當(dāng)用導(dǎo)線把小燈泡和電容器兩極板連通后，電子就在電場力的作用下通過導(dǎo)線產(chǎn)生定向移動(dòng)而形成電流，但這是一瞬間的電流因?yàn)閮蓸O板上正負(fù)電荷逐漸中和而減少，兩極板間電勢差也逐漸減少為零，所以電流減小為零，因此只有電場力的作用是不能形成持續(xù)電流的教師：為了形成持續(xù)的電源，必須有一種本質(zhì)上完全不同于靜電性的力，能夠不斷地分離正負(fù)電荷來補(bǔ)充兩極板上減少的電荷這才能使兩極板保持恒定的電勢差，從而在導(dǎo)線中維持恒定的電流，能夠提供這種非靜電力的裝置叫電源電源在維持恒定電流時(shí)，電源中的非靜電力將不斷做功，從而把已經(jīng)流到低電勢處的正電荷不斷地送回到高電勢處使它的電勢能增加板書：1電源：電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置它并不創(chuàng)造能量，也不創(chuàng)造電荷例如：干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能核能等轉(zhuǎn)化為電能的裝置教師：電源能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并且能夠提供恒定的電壓，那么不同的電源，兩極間的電壓相同嗎展示各種干電池1號(hào)2號(hào)5號(hào)7號(hào)，請(qǐng)幾個(gè)同學(xué)觀察電池上面寫的規(guī)格，發(fā)現(xiàn)盡管電池的型號(hào)不同，但是都標(biāo)有15V字樣我們把示教電壓表直接接在干電池的兩端進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)結(jié)果確實(shí)是15V講臺(tái)上還擺放有手搖發(fā)電機(jī)蓄電池紐扣電池，它們兩端的電壓是否也是15V呢學(xué)生回答：不是那么如何知道它們兩端的電壓呢學(xué)生：用電壓表直接測量結(jié)論：電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(zhì)如材料工作方式等決定，同種電池用電壓表測量其兩極間的電壓是相同的，不同種類的電池用電壓表測量其兩極間的電壓是不同的為了表示電源本身的這種特性，物理學(xué)中引入了電動(dòng)勢的概念板書：2電源電動(dòng)勢教師：從上面的演示和分析可知，電源的電動(dòng)勢在數(shù)值上等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓板書：電源的電動(dòng)勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)其兩極間的電壓例如，各種型號(hào)的干電池的電動(dòng)勢都是15V那么把一節(jié)1號(hào)電池接入電路中，它兩極間的電壓是否還是15V呢用示教板演示，電路如圖所示，結(jié)論：開關(guān)閉合前，電壓表示數(shù)是15V,開關(guān)閉合后，電壓表示數(shù)變?yōu)?4V實(shí)驗(yàn)表明，電路中有了電流后，電源兩極間的電壓減少了教師：上面的實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)閉合后，電源兩極間的電壓降為14V,那么減少的電壓哪去了呢用投影儀展示實(shí)驗(yàn)電路，介紹閉合電路可分為內(nèi)外電路兩部分，電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路，電源外部的叫外電路接在電源外電路兩端的電壓表測得的電壓叫外電壓在電源內(nèi)部電極附近的探針AB上連接的電壓表測得的電壓叫內(nèi)電壓我們現(xiàn)在就通過實(shí)驗(yàn)來研究閉合電路中電動(dòng)勢和內(nèi)外電壓之間的關(guān)系板書：3內(nèi)電壓和外電壓教師：向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)裝置及電路連接方法，重點(diǎn)說明內(nèi)電壓的測量實(shí)驗(yàn)中接通電鍵，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭使其阻值減小，由兩個(gè)電壓表讀出若干組內(nèi)外電壓和的值再斷開電鍵，由電壓表測出電動(dòng)勢分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢學(xué)生：在誤差許可的范圍內(nèi)，內(nèi)外電壓之和等于電源電動(dòng)勢板書：在閉合電路中，電源的電動(dòng)勢等于內(nèi)外電壓之和，即下面我們來分析在整個(gè)電路中電壓電流電阻之間的關(guān)系教師：我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，電路圖如圖所示觀察電鍵S先后接通1和2時(shí)小燈泡的亮度結(jié)論：把開關(guān)撥到2后，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度比剛才接3V的電源時(shí)還稍暗些怎么解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢這就要用到我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容閉合電路的歐姆定律板書：閉合電路的歐姆定律教師：在圖1所示電路圖中，設(shè)電流為，根據(jù)歐姆定律，，，那么，電流強(qiáng)度，這就是閉合電路的歐姆定律板書：4閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容：閉合電路中的電流強(qiáng)度和電源電動(dòng)勢成正比，和電路的內(nèi)外電阻之和成反比表達(dá)式為同學(xué)們從這個(gè)表達(dá)式可以看出，在電源恒定時(shí)電路中的電流強(qiáng)度隨電路的外電阻變化而變化當(dāng)外電路中的電阻是定值電阻時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度和電源有關(guān)教師：同學(xué)們能否用閉合電路的歐姆定律來解釋上一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢學(xué)生：9V的電源如果內(nèi)電阻很大，由閉合電路的歐姆定律可知，用它做電源，電路中的電流I可能較小而電動(dòng)勢3V的電源內(nèi)阻如果很小，電路中的電流可能比大，用這兩個(gè)電源分別給相同的小燈泡供電，燈泡的亮度取決于，那么就出現(xiàn)了剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了教師：很好一般電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為是不變的那么外電阻的變化，就會(huì)引起電路中電流的變化，繼而引起路端電壓輸出功率電源效率等的變化幾個(gè)重要推論1路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律板書：5幾個(gè)重要推論l路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律演示實(shí)驗(yàn)圖3所示電路，4節(jié)1號(hào)電池和1個(gè)10Q的定值電阻串聯(lián)組成電源因?yàn)橥ǔｋ娫磧?nèi)阻很小，的變化也很小，現(xiàn)象不明顯移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片，觀察電流表和電壓表的示數(shù)是如何隨變化教師：從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，隨著電阻的增大，電流逐漸減小，路端電壓逐漸增大大家能用閉合電路的歐姆定律來解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎學(xué)生：因?yàn)樽兇螅]合電路的總電阻增大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，，電路中的總電流減小，又因?yàn)?，則路端電壓增大教師：正確我們得出結(jié)論，路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小一般認(rèn)為電動(dòng)勢和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)是不變的，初中我們認(rèn)為電路兩端電壓是不變的，應(yīng)該是有條件的，當(dāng)無窮大時(shí)，0，外電路可視為斷路，0，根據(jù)，則，即當(dāng)外電路斷開時(shí)，用電壓表直接測量電源兩極電壓，數(shù)值等于電源的電動(dòng)勢當(dāng)減小為0時(shí)，電路可視為短路，為短路電流，路端電壓板書5：路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小斷路時(shí)，，0，短路時(shí)，，電路的路端電壓與電流的關(guān)系可以用圖像表示如下2電源的輸出功率隨外電阻變化的規(guī)律教師：在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源設(shè)r是定值向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率，又因?yàn)?，所以，?dāng)時(shí)，電源有最大的輸出功率我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線，如圖所示板書6：在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源即是定值向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率有最大值教師：當(dāng)輸出功率最大時(shí)，電源的效率是否也最大呢板書7：電源的效率隨外電阻變化的規(guī)律教師：在電路中電源的總功率為，輸出的功率為，內(nèi)電路損耗的功率為，則電源的效率為，當(dāng)變大，也變大而當(dāng)時(shí)，即輸出功率最大時(shí)，電源的效率50板書8：電源的效率隨外電阻的增大而增大四講解例題五總結(jié)探究活動(dòng)1調(diào)查各種不同電源的性能特點(diǎn)。包括電動(dòng)勢內(nèi)阻能量轉(zhuǎn)化情況工作原理可否充電2考察目