高二物理教案閉合電路的歐姆定律1

1、閉合電路的歐姆定律一、教學(xué)目標1、在物理知識方面的要求：（1）鞏固產(chǎn)生恒定電流的條件；（2）知道電動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兩極間的電壓（3）明確在閉合回路中電動勢等于電路上內(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）知道什么是路端電壓2、在物理方法上的要求：（1）通過電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會運用實驗探索物理規(guī)律的方法（2）從能量和能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動勢的物理意義（4）通過用公式分析外電壓隨外電阻以及電流的改變規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析物理問題的方法。二、教學(xué)重點、難點1、重點：（ 1）閉合電路歐姆

2、定律的內(nèi)容。（ 2）短路、斷路特征。（3）應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、 電流強度隨外電阻變化的關(guān)系。2、難點：（1）電動勢是表示電源特性的物理量及電動勢的物理意義。（2）閉合回路中電源電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和。三、教學(xué)過程設(shè)計（一）：引入新課：提出問題：1電荷的定向移動形成電流那么，導(dǎo)體中形成電流的條件是什么呢？導(dǎo)體兩端有電勢差2將小燈泡接在充滿電的電容器兩端， 會看到什么現(xiàn)象？ （小燈泡閃亮一下就熄滅）為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？分析：當電容器充完電后， 其上下兩極板分別帶上正負電荷， 兩板間形成電勢差當用導(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

3、定向移動而形成電流， 但這是一瞬間的電流 因為兩極板上正負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電荷來補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， 電源中的非靜電力將不斷第 1頁共 7頁做功，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（二）：新課教學(xué)：1：電源演示實驗：電路圖如下：新舊那個電池的時候比較燈泡的亮度。新電

4、池的電路燈泡比舊電池的電路里燈泡要亮。（1）電源是一種能夠不斷把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，他不能創(chuàng)造能量，也不能創(chuàng)造電荷。（2）電源的特點及作用電源有正負兩極。兩極間有電勢差及電壓，并且電源內(nèi)部有電阻電源接入電路時，能夠提供恒定的電壓。2.電動勢（1）物理意義：是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量.電動勢越大它將其他形式轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越大。（2）大?。貉菔緦嶒灒簩⒁粋€新的電壓為 1.5V 的電池接在如圖所示的電路中， 當開關(guān)沒有閉合的時候，用電壓表測量出的電壓為 1.5V結(jié)論：在電路中，電動勢等于電源沒有接入電路時電源兩極間的電壓。用內(nèi)阻很大的電壓表連接在電源的正負極（

5、電源沒有接入電路），電壓表的讀數(shù)等于電源的電動勢。提問：當上圖中開關(guān)閉合后，電壓表的讀數(shù)會怎么樣改變？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？分析：當開關(guān)閉合以后，電壓表讀數(shù)變小，因為電源內(nèi)有內(nèi)阻。所以為了更形象的表示出電源的內(nèi)阻，我們在處理電源接入了外電路時，往往將電源等效為一個恒定電源和一個電阻。如下圖所示：第 2頁共 7頁在圖 2 中，我們可以看作是一個沒有內(nèi)阻電動勢為 E 的電源和兩個電阻組成一個閉合電路， R 和 r 上的電壓只和等于電源的電動勢 E電源接入外電路時 ,電動勢等于內(nèi)外電路上電壓之和：.(3)電動勢是標量 ,單位是伏 (V)（4）電動勢描述的是將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，而電壓是反

6、映電場能性質(zhì)的物理量。兩個概念是不同的。3.電動勢 ,內(nèi)電壓 ,外電壓的關(guān)系(1)內(nèi)電路 ,內(nèi)電阻 ,內(nèi)電壓將電源和用電器連接起來 ,就夠成閉合電路 ,電源內(nèi)部的電路叫閉合電的內(nèi)電路 .一般電源可以等效為一個恒壓電源 E 和一個電阻 r。內(nèi)電路的電阻r 叫電源的內(nèi)阻 .當電路中有電流通過時,內(nèi)電路兩端的電壓叫內(nèi)電壓.用 U 內(nèi) 表示，即 r 上的電壓。當開關(guān)斷開時，電壓表測量的是電源的電動勢，電壓表上的讀數(shù)大小近似等于電源的電動勢的大小。提問：為什么近似等于電源的電動勢？分析：一般情況下，電壓表的電阻為幾千歐姆，而電源的內(nèi)阻為幾歐姆或不到一歐姆。如圖所示：第 3頁共 7頁由于 R 遠遠大于 r

7、，所以 R 上的電壓近似等于電源的電動勢。(2)外電路 ,外電壓電源外部的電路叫外電路外電路兩端的電壓叫外電壓,也叫路端電壓，用 U 外 表示，電動勢和電壓是不同的兩個物理量，電動勢反映的是電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小，電壓反映的是電場能的性質(zhì)的物理量。提問：當開關(guān)斷開時，電壓表測量的是電源的電動勢。當開關(guān)閉合時，電壓表測量的又是外電壓即路端電壓(3)注意：用電壓表接在電源兩極間測的電壓是指路端電壓U 外 ,不是內(nèi)電路兩端的電壓 .也不是電源電動勢 .，提問：外電壓和電動勢的大小關(guān)系？U E外當電源沒有接入電路時,因無電流流過 ,所以 U 內(nèi)0 ，內(nèi)電壓為零 ,此時 ,電源電動勢等

8、于電源沒有接入電路時的路端電壓.。分析：這里是一個近似相等， 由于電壓表的電阻幾千歐姆遠遠大于電源的內(nèi)阻幾歐姆甚至零點幾歐姆。 所以在沒有接入電路時電源的路端電壓近似等于電源的電動勢。4.閉合電路的歐姆定律(1)規(guī)律 :設(shè)一個閉合電路中 ,電源電動勢為 E,內(nèi)電阻為 r,內(nèi)電路電壓為 U 內(nèi) ,外電路電阻為 R,路端電壓為 U 外 ;電路電流為 I.則 EU 外U 內(nèi)根據(jù)歐姆定律知 :U 外 =IRU 內(nèi) =Ir由上面三式有 I=E/(R+r)可見 ,閉合電路里電流跟電源的電動勢成正比 ,跟整個電路的電阻成反比 ,這就是閉合電路歐姆定律(2)表達式 :I=E/(R+r)(3)常見的變形形式 :

9、 U 外 =E-Ir說明 :I=E/(R+r) 只適用于外電路為純電阻的閉合電路. U 外 =E-Ir 既適用于外電路為純電阻的閉合電路,也適用于外電路為非純電阻的閉合電路 .5路端電壓與負載的關(guān)系第 4頁共 7頁(1)路端電壓 :外電路兩端的電壓 ,也叫外電壓 .(2)公式 :對純電阻電路 ,U 外IREIrEErRr(3)路端電壓 U 外 與外電阻 R 之間的關(guān)系當外電阻 R 增大時 ,提問： I 的變化？內(nèi)電壓的變化？路端電壓的變化？根據(jù) I=U/(R+r) 可知 ,電流 I 減小 ,(E 和 r 是定值 ),內(nèi)電壓 Ir 減小 ,根據(jù)可以知道路端電壓增大 .當外電阻 R 減小時 ,提問

10、： I 的變化，內(nèi)電壓的變化？路端電壓的變化？根據(jù) I=E/(R+r) 可以知道電流 I 增大 ,內(nèi)電壓 Ir 增大 ,根據(jù)可以知道路端電壓 U 外 =E-Ir 可以知道路端電壓 U 外 減小。（4）當外電路斷開時，提問：電流，外電壓，內(nèi)電壓為多大？無窮大時， I=0， Ir=0， U 外 =E 此為直接測量法測電動勢的依據(jù)提問當外電路短路時，又是什么樣的了？R=0，I=E/r （稱為短路電流）， U 外 =0 由于通常的電源的內(nèi)阻很小，短路時會形成很大的電流，就是嚴禁把電源兩極不經(jīng)負載直接相接的原因。6：路端電壓與電流的圖象（ 1） 由 U 外 =E-Ir 可以知道， U 外 -I 圖象是一

11、條斜向下的直線，（ 2） 縱軸的截距等于電源的電動勢E，橫軸的截距等于外電路短路時電流 I 0 E / r 。虛線所表示出的是這時候電流相當?shù)拇?，用電表測量不出來。（ 3） 直線的斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻即：r=E/ I 0 =U /Itan，越大，表明電源的內(nèi)阻越大。第 5頁共 7頁（ 4） 部分電路歐姆定律的 U-I 曲線與閉合電路歐姆定律的 U 外 -I 曲線的區(qū)別： 從表示的內(nèi)容來看，下圖是對某固定的電阻而言的，縱坐標和橫坐標分別代表了該電阻兩端的電壓U 和通過該電阻的電流I，反映了I 和 U 的正比關(guān)系，上圖是對閉合電路整體而言的，U 外 表示路段電壓， I 表示通過電源的電流，圖

12、線反映U 外 與 I 的制約關(guān)系。從圖線的物理意義來看，下圖表示導(dǎo)體的性質(zhì)，而上圖表示電源的性質(zhì)，在下圖中， U 與 I 成正比的前提是電阻 R 保持一定，在上圖中，電源的電動勢和內(nèi)阻保持不變，外電阻是變的，正是 R 的變化才有 U 外 與 I 的變化。四：例題 1：關(guān)于電動勢，下面的說法正確的是： （ CD ）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在閉合電路中，電源的電動勢等于內(nèi)，外電路上電壓之和。例題 2 在圖中， R 14，R29當開關(guān)S切換到位置1時，電流表1,的讀數(shù)為 I 1 0.2A ；當開關(guān)S 切換到位置2 時，電流表的讀數(shù)為I 2 0.3A ，求電源的電動勢E 和內(nèi)阻 r。解：根據(jù)閉合電路歐姆定律列出方程E=I1R+I1rE=I2R+I2r消去 E，解出 r，得 r=（ I1R