2019-2020年高中物理 恒定電流2.7閉合電路的歐姆定律教案 魯科版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 恒定電流2.7閉合電路的歐姆定律教案 魯科版選修3-1 課 題 課 型 新授課 教 學 目 標 （一）知識與技能 1、能夠推導出閉合電路歐姆定律及其公式，知道電源的電動勢等于內、外電路上電勢降落之和。 2、理解路端電壓與負載的關系，知道這種關系的公式表達和圖線表達，并能用來分析、計算有關問題。 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。 4、熟練應用閉合電路歐姆定律解決有關的電路問題。 5、理解閉合電路的功率表達式，知道閉合電路中能量的轉化。 （二）過程與方法 1、通過演示路端電壓與負載的關系實驗，培養(yǎng)學生利用“實驗研究，得出結論”的探究物理規(guī)律的科學思路和方法。 2、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)學生運用物理知識解決實際問題的能力。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 通過本節(jié)課教學，加強對學生科學素質的培養(yǎng)，通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。 教學重點、難點 重點 1、推導閉合電路歐姆定律，應用定律進行有關討論。 2、路端電壓與負載的關系 ★教學難點 路端電壓與負載的關系 教 學 方 法 演示實驗，討論、講解 教 學 手 段 滑動變阻器、電壓表、電流表、電鍵、導線若干、投影儀、多媒體電腦 教學活動 （一）引入新課 教師：前邊我們知道電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉化為電能的裝置。只有用導線將電源、用電器連成閉合電路，電路中才有電流。那么電路中的電流大小與哪些因素有關？電源提供的電能是如何在閉合電路中分配的呢？今天我們就學習這方面的知識。 （二）進行新課 1、閉合電路歐姆定律 教師：（投影）教材圖2.7-1（如圖所示） 教師：閉合電路是由哪幾部分組成的？ 學生：內電路和外電路。 教師：在外電路中，沿電流方向，電勢如何變化？為什么？ 學生：沿電流方向電勢降低。因為正電荷的移動方向就是電流方向，在外電路中，正電荷受靜電力作用，從高電勢向低電勢運動。 教師：在內電路中，沿電流方向，電勢如何變化？為什么？ 學生（代表）：沿電流方向電勢升高。因為電源內部，非靜電力將正電荷從電勢低處移到電勢高處。 教師：這個同學說得確切嗎？ 學生討論：如果電源是一節(jié)干電池，在電源的正負極附近存在著化學反應層，反應層中非靜電力（化學作用）把正電荷從電勢低處移到電勢高處，在這兩個反應層中，沿電流方向電勢升高。在正負極之間，電源的內阻中也有電流，沿電流方向電勢降低。 教師：（投影）教材圖2.7-2（如圖所示）內、外電路的電勢變化。 教師：引導學生推導閉合電路的歐姆定律?？砂匆韵滤悸愤M行： 設電源電動勢為E，內阻為r，外電路電阻為R，閉合電路的電流為I， （1）寫出在t時間內，外電路中消耗的電能E外的表達式； （2）寫出在t時間內，內電路中消耗的電能E內的表達式； （3）寫出在t時間內，電源中非靜電力做的功W的表達式； 學生：（1）E外=I2Rt （2）E內=I2rt （3）W=Eq=EIt 根據(jù)能量守恒定律，W= E外+E內 即 EIt =I2Rt+ I2rt 整理得： E =IR+ Ir 或者 教師（幫助總結）：這就是閉合電路的歐姆定律。 （1）內容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比，這個結論叫做閉合電路的歐姆定律。 （2）公式：I= （3）適用條件：外電路是純電阻的電路。 根據(jù)歐姆定律，外電路兩端的電勢降落為U外=IR，習慣上成為路端電壓，內電路的電勢降落為U內=Ir，代入E =IR+ Ir 得 該式表明，電動勢等于內外電路電勢降落之和。 2、路端電壓與負載的關系 教師：對給定的電源，E、r均為定值，外電阻變化時，電路中的電流如何變化？ 學生：據(jù)I=可知，R增大時I減??；R減小時I增大。 教師：外電阻增大時，路端電壓如何變化？ 學生：有人說變大，有人說變小。 教師：實踐是檢驗真理的惟一標準，讓我們一起來做下面的實驗。 演示實驗：探討路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律。 （1）投影實驗電路圖如圖所示。 （2）按電路圖連接電路。 （3）調節(jié)滑動變阻器，改變外電路的電阻，觀察路端電壓怎樣隨電流（或外電阻）而改變。 學生：總結實驗結論： 當外電阻增大時，電流減小，路端電壓增大；當外電阻減小時，電流增大，路端電壓減小。 教師：下面用前面學過的知識討論它們之間的關系。路端電壓與電流的關系式是什么？ 學生：U=E-Ir 教師：就某個電源來說，電動勢E和內阻r是一定的。當R增大時，由得，I減小，由U=E-Ir，路端電壓增大。反之，當R減小時，由得，I增大，由U=E-Ir，路端電壓減小。 拓展：討論兩種特殊情況： 教師：剛才我們討論了路端電壓跟外電阻的關系，請同學們思考：在閉合電路中，當外電阻等于零時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 學生：發(fā)生短路現(xiàn)象。 教師：發(fā)生上述現(xiàn)象時，電流有多大？ 學生：當發(fā)生短路時，外電阻R=0，U外=0，U內=E=Ir，故短路電流I=。 教師：一般情況下，電源內阻很小，像鉛蓄電池的內阻只有0.005 Ω~0.1 Ω，干電池的內阻通常也不到1 Ω，所以短路時電流很大，很大的電流會造成什么后果？ 學生：可能燒壞電源，甚至引起火災。 教師：實際中，要防止短路現(xiàn)象的發(fā)生。當外電阻很大時，又會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？ 學生：斷路。斷路時，外電阻R→∝，電流I=0，U內=0，U外=E。 教師：電壓表測電動勢就是利用了這一原理。 3、閉合電路歐姆定律的應用（投影） 教師引導學生分析解決例題。 討論：電源的U—I圖象 教師：根據(jù)U=E-Ir，利用數(shù)學知識可以知道路端電壓U是電流I的一次函數(shù)，同學們能否作出U—I圖象呢？ 學生：路端電壓U與電流I的關系圖象是一條向下傾斜的直線。 投影：U—I圖象如圖所示。 教師：從圖象可以看出路端電壓與電流的關系是什么？ 學生：U隨著I的增大而減小. 教師：直線與縱軸的交點表示的物理意義是什么？直線的斜率呢？ 學生：直線與縱軸的交點表示電源的電動勢E，直線的斜率的絕對值表示電源的內阻。 （三）課堂總結、點評 通過本節(jié)課的學習，主要學習了以下幾個問題： 1、電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電源電動勢等于閉合電路內、外電阻上的電勢降落U內和U外之和，即E=U內+U外。 2、閉合電路的歐姆定律的內容及公式。 3、路端電壓隨著外電阻的增大而增大，隨著外電阻的減小而減小。 4、路端電壓與電流的關系式為U=E-Ir，其U—I圖線是一條傾斜的直線。 （四）實例探究 ☆電路結構變化問題的討論 【例1】在如圖所示的電路中，R1=10 Ω，R2=20 Ω，滑動變阻器R的阻值為0~50 Ω，當滑動觸頭P由I向b滑動的過程中，燈泡L的亮度變化情況是_______ A.逐漸變亮 B.逐漸變暗 C.先變亮后變暗 D.先變暗后變亮 解析：燈泡的亮度由燈的實際功率大小決定.電燈燈絲電阻不變，研究通過燈絲電流的大小可知燈的亮度. 電源電動勢E和內阻r不變，通過燈泡電流由外電路總電阻決定。外電阻是由滑動變阻器連入電路部分的電阻決定的，當滑動觸頭由a向b滑動過程中，滑動變阻器連入電路部分的電阻增大，總電阻增大，總電流I=減少，燈泡的實際功率PL=I2RL減小，燈泡變暗。綜上所述，選項B正確。 ☆閉合電路歐姆定律的定量應用 【例2】 如圖所示電路中，R1=0.8Ω，R3=6Ω，滑動變阻器的全值電阻R2=12 Ω，電源電動勢E=6 V，內阻r=0.2 Ω，當滑動變阻器的滑片在變阻器中央位置時，閉合開關S，電路中的電流表和電壓表的讀數(shù)各是多少? 解析：外電路的總電阻為R=Ω+0.8Ω=3.8Ω 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中的總電流為 I= A=1.5 A 即電流表A1的讀數(shù)為1.5 A 對于R2與R3組成的并聯(lián)電路，根據(jù)部分電路歐姆定律，并聯(lián)部分的電壓為 U2=IR并=I=1.53 V=4.5 V 即電壓表V2的讀數(shù)為4.5 V 對于含有R2的支路，根據(jù)部分電路歐姆定律，通過R2的電流為 I2= A=0.75 A 即電流表A2的讀數(shù)為0.75 A 電壓表V1測量電源的路端電壓，根據(jù)E=U外+U內得 U1=E-Ir=6 V-1.50.2 V=5.7 V 即電壓表V1的讀數(shù)為5.7 V. 點評： 1.電路中的電流表、電壓表均視為理想電表（題中特別指出的除外），即電流表內阻視為零，電壓表內阻視為無窮大。 2.解答閉合電路問題的一般步驟： （1）首先要認清外電路上各元件的串并聯(lián)關系，必要時，應進行電路變換，畫出等效電路圖。 （2）解題關鍵是求總電流I，求總電流的具體方法是：若已知內、外電路上所有電阻的阻值和電源電動勢，可用全電路歐姆定律（I=）直接求出I；若內外電路上有多個電阻值未知，可利用某一部分電路的已知電流和電壓求總電流I；當以上兩種方法都行不通時，可以應用聯(lián)立方程求出I。 （3）求出總電流后，再根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點或部分電路歐姆定律求各部分電路的電壓和電流。 學 生 活 動 作 業(yè) 書面完成P65“問題與練習”第1、3、4題；思考并回答第2、5題。 板 書 設 計 教 學 后 記