《闭合电路欧姆定律》教学设计

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《闭合电路欧姆定律》教学设计

文 章来源
莲山 课件 w w w.5Y k J.C om

《闭合电路欧姆定律》教学设计

一、教材分析
课标分析:知道电源的电动势和内阻,理解闭合电路的欧姆定律
教材地位:闭合电路欧姆定律是恒定电流一章的核心内容,具有承前启后的作用。既是本章知识的高度总结,又是本章拓展的重要基础;通过学习,既能使学生从部分电路的认知上升到全电路规律的掌握,又能从静态电路的计算提高到对含电源电路的动态分析及推演。同时,闭合电路欧姆定律能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性,是功能关系学习的好素材。
二、学情分析
学生通过前面的学习,理解了静电力做功与电荷量、电势差的关系、了解了静电力做功与电能转化的知识,认识了如何从非静电力做功的角度描述电动势,并处理了部分电路欧姆定律的相关电路问题,已经具备了通过功能关系分析建立闭合电路欧姆定律,并应用闭合电路欧姆定律分析问题的知识与技能。
三、教学目标
(一)知识与技能
1、通过探究推导出闭合电路欧姆定律及其公式,知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
2、理解路端电压与负载的关系,知道这种关系的公式表达,并能用来分析有关问题。
3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。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。
4、了解路端电压与电流的U-I图像,认识E和r对U-I图像的影响。
5、熟练应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算
(二)过程与方法
1、经历闭合电路欧姆定律及其公式的推导过程,体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用,培养学生推理能力。
2、通过路端电压与负载的关系实验,培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法。
3、了解路端电压与电流的U-I图像,培养学生利用图像方法分析电学问题的能力。
4、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)情感态度价值观
1、通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。
2、通过实验探究,加强对学生科学素质的培养。
3、通过实际问题分析,拉近物理与生活的距离,增强学生学习物理的兴趣。
四、教学重点、难点
推导闭合电路欧姆定律,应用定律进行相关讨论是本节的重点,帮助学生理解电路中的能量转化关系是基础和关键。应用闭合电路欧姆定律讨论路端电压与负载关系是本节难点。
五、教学过程
教学程序
教学内容
学生活动
思维对话
知    识    回     顾
问题1:回顾:“静电力做的功W与电荷量q及两点间的电势差U的关系”?
 
问题2:回顾:“电动势的物理意义及定义”?
 
问题3:回顾:“部分电路电路欧姆定律的内容、表达式及适用范围”?
 
 
 
 
 
 
查看课本21页、43至44页及46页下部,回顾所学
 
 
 
 
 
1.
2. 电动势表征电源通过非静电力做功把其他形式能量转化为电能本领大小的物理量

3.内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
 表达式:
 适用范围:纯电阻电路
 
 
 
 
情景


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 




 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 




 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 




 
 
1.认识闭合电路
问题1:最简单的闭合电路是由哪几部分组成的?
 
 
问题2:在外电路中,沿电流方向,电势如何变化?为什么?在内电路中,沿电流方向,电势如何变化?为什么?
提示:电源内阻上有没有电势降落
 
 
观察课件中“闭合电路”图片,回答问题
 
 
 
阅读课本60页第2、3、4段,并讨论交流
闭合电路包括:内电路(内电阻r)和外电路(外电阻R)。
展示课本60页图2.7-2,强化认识
 
正电荷的移动方向就是电流方向,在外电路中,正电荷受静电力作用,从高电势向低电势运动。化学反应层中,沿电流方向电势升高。在正负极之间,电源的内阻中也有电流,沿电流方向电势降低。
2.闭合电路中的能量转化
问题:如图,若外电路两端的电势降落,即,即电势差为U外;内电路中的电势降落,即电势差为U内;电源电动势为E;当电键闭合后,电路中的电流为I,通电时间为t。试回答下列问题:
 
 
U外
U内
内电路E、r
外电路
I
(1)在t时间内,外电路中静电力做的功W外为多少?
(2)在t时间内,内电路中静电力做的功W内为多少?
(3)电池化学反应层在t时间内,非静电力做的功W非为多少?
(4)静电力做的功等于消耗的电能,非静电力做的功等于转化的电能,根据能量守恒你能得到什么?
 
 
 
    独立思考,求解问题
 
 
 
 
 
 
代表交流自己的问题答案,对某些部分详细讲解,并对异议部分与同学讨论
 
 
 
 
 
 
用原电池实验验证
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
电路中两点之间的电压大小等于两点间的电势差大小。
故U外又表示外电压,俗称路端电压;U内又表示内电压
 
 
原电池实验验证得到的结果:
3.闭合电路欧姆定律
问题1:若外电路是纯电阻电路(如下图所示),依据上面得到的结果,推导出闭合电路中的电流I与电动势E、内电阻r、外电阻R的关系式?
 
 
 
 
问题2:根据部分电路欧姆定律,总结闭合电路欧姆定律的内容、表达式,并思考闭合电路欧姆定律的适用条件?
 
 
 
问题3:以下四个公式,其适用范围是什么?所描述的侧重点各有什么不同?
(1)
(2)
(3)
(4)
 
 
 
 
 
自主推导闭合电路中的电流I与电动势E、内电阻r、外电阻R的关系式
 
 
 
总结归纳,交流评价,记录笔记
 
 
 
 
 
 
 
 
交流讨论、思考回答
在电路中两点间的电压等于两点间电势差的大小。
对于纯电阻电路有,
 
 
 
 
(1)内容: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,这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。
(2)公式:
(3)适用条件:外电路是纯电阻的电路
(1)(2)适用于一切闭合电路;(3)(4)只适用于外电路是纯电阻的情况,
(1)式描述:非静电力做的功等于内外电路静电力做功之和;(2)式表明:电动势等于内外电路电势降落之和;(3)式主要表达因消耗其他形式的能而产生的电势升高E,通过外电路R和内电路r而降落:(4)式主要描述闭合电路中的电流与哪些因素有关;
总之,无论何种形式本质上都体现了电路中能的转化和守恒
4.路端电压与负载的关系
问题1:对给定的电源,E、r均为定值,外电阻R变化时,电路中的电流I如何变化?
问题2:若外电阻R减小,路端电压U路会有怎样的变化?
 
A
R
S0
S
R0
V
演示实验:如图课本61页
 
 
 
 
 
 
 
 
由大到小改变外电阻,记录电流表、电压表的示数变化情况,并填在相应的表格中。
问题3:分析实验数据,得出:当外电阻减小时,电流和路端电压如何变化?并尝试用闭合电路欧姆定律解释。
 
 
 
问题4:分析情景引入中演示实验的现象产生的原因?
 
 
5.闭合电路的U-I图像
问题:依据实验的数据,以路端电压U为纵坐标,电流I为横坐标,采用描点、拟合图像的方法,作出U与I的图像分析:
 
(1)外电路断开的状态对应于图中的哪个点?此时,路段电压对应图像的什么长度?路端电压与电源的电动势有什么关系?
(2)电源短路的状态对应于图中的哪个点?此时,电流大小对应图像的什么长度?
(3)电动势E的大小对图像有什么影响?
(4)r的大小对图像有什么影响?
 
 
 
 
根据所学推导回答
 
 
 
积极猜想
 
看课本61页“演示实验”电路图,派代表协助教师实验
 
 
观察实验现象,记录实验数据
 
 
分析数据,交流讨论
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
依据数据,描点作图,分析问题,交流讨论
 
据 可知,R增大时I减小;R减小时I增大。
 
 
有人说变大,有人说变小。
 
 
 
当外电阻R减小时,数据记录
 
1
2
3
4
5
I/A
 
 
 
 
 
U路/V
 
 
 
 
 
 
R增大时,I减小,U增大
由 可知:
 
 
 
 
当S2闭合时,总的外电阻变小,电流增大,路端电压减小。此时,灯泡1两端电压小于灯泡1的额定电压,故灯泡1变暗。
外电路断开时,对应U-I图像的纵轴截距,此时路端电压等于电源电动势。可根据这个道理测量电源的电动势。
外电路短路时,对应U-I图像的横轴截距,此时,电流为短路电流 ,短路电流很大。电流过大,会烧坏电源,甚至引起火灾。因此,绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起。
 
电动势E越大,图像的纵轴截距越大
由 ,r越大,U-I图像的倾斜程度越大
 
 
 
 
 
 

 

 

 

问题:(课本62页例题1)在如下图中, , ,当开关处于位置1时,电流表读数 ;当开关处于位置2时,电流表读数 。求电源的电动势E和内电阻r。
 
 
A
S
R1
R2
E
r
1
2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
自主思考,求解问题,交流评价
解析:
根据闭合电路欧姆定律,题中的两种情况可列一下两个方程
 
 
消去E,解出r,得
 
代入数值,得
将 及 、 的值代入 中,得
    小结:本例题提供了测电源电动势及内阻的方法。




问题:想想本节你都学到了哪些知识?请自己总结一下。
回顾本节所学,自己总结
理论推导了闭合电路欧姆定律,实验探究了路端电压与负载的关系,研究了闭合电路的U-I图像,用定律讨论了测电源电动势和内阻的问题。
六、课后作业
必做:
1.课本63页“问题与练习”第1题
设计目的:进一步熟悉和掌握,应用闭合电路欧姆定律“测量电源电动势和内阻”的基本思路。
2.课本63页“问题与练习”第2题
设计目的:联系生活,通过对袖珍小电筒所用干电池内阻的推算,进一步巩固对闭合电路欧姆定律的应用和理解。
 
 
选做:从电势角度分析、推导闭合电路欧姆定律。
设计目的:使学生利用已有知识,多角度推导闭合电路欧姆定律,更加深刻地理解闭合电路欧姆定律。
 
七、板书设计
§2-7闭合电路欧姆定律

1.认识闭合电路
外电路 R 沿电流方向电势降落
内电路 r 沿电流方向电势“升中有降”
2.闭合电路中的能量转化
 
 
 
 
 
 
 
3.闭合电路欧姆定律
(1)内容: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。
(2)公式:
(3)适用条件:纯电阻电路
4.路端电压与负载的关系
R增大时,I减小,U路增大
R减小时,I增大,U路减小
当外电阻R减小时,数据记录
 
1
2
3
4
5
I/A
 
 
 
 
 
U路/V
 
 
 
 
 
5.U-I图像
(1)外电路断开
U路=E(测电源电动势)
(2)外电路短路
  (易烧坏电源)
(3)E影响图像的纵轴截距
(4)r影响图像的斜率大小
6.例题
一种测电源电动势和内阻的方法

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