闭合电路欧姆定律

[课时23]第二章第7节闭合电路欧姆定律(第一课时)适用年级：高二，所需课时：1课时.作者姓名：贾克章、单位：枣庄十八中、联系电话：、电子邮箱：.概述《闭合电路欧姆定律》是普通高中课程标准实验教科书《物理》（选修3—1）中的第二章第七节内容，电动势作为单独的一节在前面已经介绍，所以本节主要从能量角度得出闭合电路欧姆定律，然后研究路端电压跟负载的关系。《闭合电路欧姆定律》始终是高中物理电学部分最基础、也是最重要的知识之一，它与我们的生活、生产和科学技术息息相关，只有掌握了这部分内容，才能有效的应用它解决实际问题。三维教学目标知识与技能（1）理解闭合电路内外电路的电势降落及与电动势的关系（2）理解闭合电路的欧姆定律及各种表达式（3）会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系过程与方法（1）经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程（2）体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，理解内外电路的能量转化情感态度与价值观(1)通过本节的学习活动，鼓励学生勇于探究与日常生活相关的物理问题(2)通过探究活动，培养学生严谨的科学态度和合作精神重点1、闭合电路欧姆定律的理解及应用；2、路端电压U与负载R（或干路电流I）的关系。难点路端电压U与负载R（或干路电流I）的关系及U—I图线的物理意义的理解。学习本节学生的优势和不足在之前学生学习电动势，串并联电路，部分电路欧姆定律，为本节学习做了铺垫，不容易理解的地方就是内部电势的降落的解释。主要学习活动活动一思考教师演示实验提出的问题活动二理解电动势与内外电压的关系活动三从能量转化角度总结闭合电路欧姆定律活动四通过实验探究路端电压与电流的关系活动五完成反馈练习本节问题设计1.什么是外电路和外电压？2.什么是内电路和内电压？3.闭合电路电路电流的影响因素？评价设计活动1学生观察演示实验，思考回答问题活动2思考分析电动势与内外电压的关系6V15Ω活动3思考分析总结闭合电路欧姆定律活动4做实验探究路端电压与电流的关系活动5正确进行习题解答教具演示实验用：6V干电池组、0.6A电流表一个、15Ω电阻一个、单刀单掷开关一个，20Ω、3A滑线变阻器、3V电压表、导线若干。学习活动设计【创设情境，导入新课】教师：如果将一个15Ω的电阻接在6V电源两极之间，试计算通过电阻的电流是多大？学生：学生利用初中所学欧姆定律很快可能回答：0.4A。按电路图连接实验演示大屏幕显示电流表示数：发现电流表的示数明显小于0.4A。活动1学生观察演示实验，思考回答问题为什么会这样呢？今天的学习将会给同学们一个很好的解释。【师生互动，构建新知】一、闭合电路（一）闭合电路的组成用导线把电源、用电器连成一个闭合电路（如图）外电路：电源外部的电路（包括用电器、开关和导线）外电阻R：外电路的电阻内电路：电源内部的电路（如发电机的线圈、电池内的溶液等）内电阻r：内电路的电阻（内阻）（二）闭合回路的电流方向组织学生思考讨论后回答教师根据学生回答补充归纳总结：在外电路中，电流方向由正极流向负极。在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。（三）闭合回路中的电势变化情况活动二理解电动势与内外电压的关系教师根据学生回答补充归纳总结：在外电路中，沿电流方向电势降低。在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。外电路RsrE内电路EErRUU内内==IIrrUU外外==IIRR（四）电路中电势降落关系学生根据图示讨论回答教师总结归纳：结论：E=U外+U内（五）闭合电路的能量转化活动三从能量转化角度总结闭合电路欧姆定律思考与讨论（1）若外电路中的用电器都是纯电阻R，电路中电流为I,在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？（2）内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？（3）电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？（4）以上各能量之间有什么关系？学生：（1）E外=I2Rt（2）E内=I2rt（3）W=Eq=EIt根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和.W=E外+E内即EIt=I2Rt+I2rt整理得：E=IR+Ir或者rREI教师（帮助总结）：这就是闭合电路的欧姆定律。二、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，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。（2）公式：rREI（3）适用条件：外电路是纯电阻的电路（4）说明：U外=IR是外电路上总的电势降落，习惯上称为路端电压；U内=Ir是内电路上的电势降落，习惯上称为内电压；代入E=IR+Ir得E=U外+U内该式表明，电动势等于内外电路电势降落之和。【释疑解惑前呼后应】回应引入中的问题：解释为什么电流表的示数小于0.4A。学生活动：（将学生分成两组，每组各分析一个问题）第一组问题：在右图已知条件下，若电源的内阻r=5Ω，则电路中的电流I和路端电压U各为多大？分析计算：AArREI3.0206则有U=E－Ir=4.5V或根据U=IR=4.5V第二组问题：若将上图中的负载变为R’=25Ω，且电源的内阻r=5Ω，则电路中的电流I和路端电压SE=6VrR=15ΩAAVR0RErU各为多大？分析解答：AArREI2.0306'则有U’=E－Ir=5V或根据U=IR’=5V可见，由于电源内阻的存在，当外电阻发生变化时，电路电流也就会变化，路端电压也随之发生变化。下面，我们利用实验探究路端电压与负载（或电路电流）的变化关系。三、路端电压与负载的关系活动4做实验探究路端电压与电流的关系(一)实验研究实验目的：路端电压跟外电阻的关系实验器材：电源、开关、导线、电压表、滑动变阻器、电流表、定值电阻电路图：（二）实验结论：当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大。当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。（三）理论分析因E，r是定值由I=E/(R+r)可得电流随负载变化而变化的关系E,r一定，由I的变化根据U外=E-Ir即可得U外随负载变化而变化的关系思考：能否根据U外=IR分析路端电压的变化?（四）两个特例：（1）外电路断路时外电阻R→∝，电流I=0，U内=0，U外=E。电压表测电动势就是利用了这一原理。（2）外电路短路时外电阻R=0，U外=0，U内=E=Ir，故短路电流rEI。（五）应用分析现象1：傍晚用电多的时候，灯光发暗，而夜深人静时，灯特别亮。现象2：在插上电炉、电暖气等功率大的电器是，灯光会发暗，拔掉后灯光马上又亮起来。请试着解释这些现象。（六）电源的外特性曲线——路端电压U随电流I变化的图象．请阅读课本第62页“思考与讨论”，并尝试回答问题。（1）函数关系表达式：U=E﹣Ir（2）图象的物理意义①图线反映的U—I关系：U随I增大而减小②图线的U轴截距的物理意义：表示电源的电动势E③图线的I轴截距的物理意义：表示电源的短路电流rEI④图线斜率的物理意义：斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害．【自主练习巩固提高】例：如图，R1=14Ω,R2=9Ω,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A;当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势E和内电阻r.R1R221A解：分析……当S切换到位置l时：E=I1R1+I1r（1）当S切换到位置2时：E=I2R2+I2r（2）由（1）、（2）式代入数据，有：E=3Vr=1Ω【作业布置】课后习题书面完成P63“问题与练习”第1、3、4题；思考并回答第2、5题。当堂练习A组（巩固基础）1．关于闭合电路，下列说法正确的是（）A．电源短路时，放电电流为无限大B．电源短路时，内电压等于电源电动势C．用电器增加时，路端电压一定增大D．把电压表直接和电源连接时，电压表的示数总小于电源电动势答案：BD2．当外电路的电阻分别为8Ω和2Ω时，单位时间内在外电路上产生的热量正好相等，则该电源的内电阻是（）A．1ΩB．2ΩC．4ΩD．6Ω解析：选C.由(ER1＋r)2R1＝(ER2＋r)2R2，代入数据解得r＝4Ω，选项C正确．3．如右图所示的是两个闭合电路中两个电源的U－I图象，下列说法中正确的是（）A．电动势E1＝E2，内阻r1＜r2B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2C．电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＞I2D．当两电源的工作电流变化相同时，电源2的路端电压变化较大解析：选ACD.电源的电动势和内阻的测定可以通过U－I图线来完成，由图线可知，E1＝E2，两电源的短路电流I1＞I2(图线的横截距)，故内阻r＝E/I，r1＜r2，选项A、C正确．因图线1的斜率小于图线2的斜率，由图线可以得到ΔU＝rΔI⇒ΔU2＞ΔU1，选项D正确．B组（中等难度）4．如右图所示，闭合开关S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是A．电流表坏了或未接好B．从点a经过灯L1到点b的电路中有断路C．灯L2的灯丝断了或灯座未接通D．电流表和灯L1、L2都坏了答案：B5．如右图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.2Ω，标有“8V,16W”的灯泡L恰好正常发光，电动机线圈电阻R0＝0.15Ω，则电源的输出功率为A．16WB．440WC．80WD．400W答案：C6．如右图所示是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2是半导体热敏传感器，它的电阻随温度升高而减小，a、b接报警器，当传感器R2所在处出现火情时，电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比（）A．I变大，U变大B．I变小，U变小C．I变大，U变小D．I变小，U变大解析：选C.当出现火情时R2减小，导致整个电路中干路电流增加，内电压增加，由U＝E－U内减小，UR1增加，则R2、R3并联电压减小，通过R3的电流减小，R2的电流增加，故电流表示数I增大，C选项正确．教学评价可评价的学习要素活动1：思考教师演示实验提出的问题评价方法：教师提问，学生互评.评价指标：正确回答问题一，与教师一起探讨问题二，能独立利用能量守恒完成闭合电路欧姆定律的推导.活动2.思考分析电动势与内外电压的关系评价方法：学生讨论，教师总结.评价指标：能得到电动势与内外电压的正确关系.活动3思考分析总结闭合电路欧姆定律评价方法：能叙述，写出正确的公式。.评价指标：能够正确叙述闭合电路的欧姆定律的内容.活动4做实验探究路端电压与电流的关系评价方法：填表格，画出坐标.评价指标：能够完成表格的内容并作出U-I图像.活动5习题解答定时完成练习.评价方法：教师现场评价，学生互评.评价指标：（1）各选项正误的判断.（2）判断的依据.实施方案课时23：闭合电路的欧姆定律（共1课时）学生年级、班级高二（3、13）班学生人数54×2规划项目具体内容实施前教学环境计算机网络教室，探究实验室.可上网，安装有Office软件.提供相关主题网站的网址学生知识技能要求已经学习了第二节《电动势》，第三节《欧姆定律》教学条件准备1.调节好多媒体设备，摆放好实验器材.2.通知学生上课时间、地点及课前的准备.3.学生分组及座次安排表评价要求出示活动的评价要素实施中情境导入演示实验，新课引入活动一思考教师演示实验提出的问题指导学习内外电路上电势变化规律.从电势变化的角度解释电动势和内外电压的关系.自主探究从能量守恒的角度解释电动势和内外电压的关系.活动二理解电动势与内外电压的关系活动三通过实验探究路端电压与电流的关系理论探究初步了解电动势和内阻和几种求法.知识内化1.培养实验动手能力和观察能力.2.尝试用理论分析现象.练习与巩固完成当堂练习题当堂练习A组：1.BD2.C3.ACDB组：4.B5.C6.C布置课后巩固题书面完成P63“问题与练习”第1、3、4题；思考并回答第2、5题。实施后各小组学习成果评价教师总评价各小组成员的学习成果.小组成员评价当场评价思考下一课时的开展根据本课时实施效果，计划下阶段教学安排，确定是否布置任务：预习教材第63页第8节《高中新课程学生自主学习丛书·物理选修3-1》第63—64