全电路欧姆定律教案

《4.4全电路欧姆定律》教学设计【教学内容】第四单元第4节。【教学目标】知识与技能：了解电源电动势和内电阻的概念；掌握全电路欧姆定律，并能进行电路问题的分析和计算；知道实验室中常用的测量电源电动势和内阻的方法。过程与方法：在介绍全电路的有关知识后，通过实验，引出电动势的概念；通过类比方法，对全电路欧姆定律中的电动势、内电阻、外电阻进行讨论，总结出全电路欧姆定律；通过例题探究，使学生学会运用全电路欧姆定律分析与求解电路问题的思路与方法。情感态度价值观：通过实验观察与理论探究，培养学生尊重事实，尊重客观规律的意识和精神，培养学生的合作意识。【教学重点】全电路欧姆定律。【教学难点】电动势的理解。【教具准备】电池组、开关、导线、滑动变阻器、电压表、电流表等。【教学过程】◆创设情境──引出课题1．回顾复习初中所学电路知识（1）一个正常工作的电路，由哪几个部分组成？各部分的作用是什么？（2）电路中出现持续电流的条件是什么？（3）一段不包含电源的电路中的电流、电阻及两端的电压三者之间有什么关系？2．交流评价──教师讲述闭合电路中的电流在由电源内部及外部元件所组成的闭合路径中闭合流动，这个电流的大小与哪些因素有关系呢？又有什么样的关系呢？这个关系就是全电路欧姆定律。◆合作探究──新课学习一、电源电动势1．探究闭合电路的组成（1）外电路：电源外部的电路，由导线、开关、用电器等组成。电流由电源正极出发经外电路流至电源负极。外电路上所有元件所组成的电路的等效电阻，叫外电阻。在电源外部，由正极到负极电路两端的电压叫路端电压（外电压）。电路正常工作时，用电压表测闭合电路中电源正负极间的电压，就是端电压。（2）内电路：电源内部，由正极到负极间的电路，一般是线圈（发电机）、导电溶液（化学电池），电流在电源内部流动时，它们对电流也有电阻，叫内电阻。电源内部，正负极间的电压，叫内电压。2．探究端电压与外电阻的关系（1）按课本地第111页“实验与观察”进行实验，引导学生得出结论：外电阻增大时，端电压也增大；外电阻减小时，端电压也减小。（2）提出问题：为什么出现这一现象？3．探究电源在电路中的作用──电动势（1）探究电流的形成：电源的正极聚集有正电荷，负极聚集有负电荷，在电源的外部及内部，都会形成由正极指向负极的电场。在外电路上，这个电场迫使正电荷沿外电路由正极流向负极。正电荷到达负极后，进入电源内部，由于内部的电场方向是由正极到负极的，它会使进入的正电荷受到由正极指向负极的电场力，阻止正电荷由负极向正极的运动，若正电荷不能到达正极，电路中就不会有持续的电流。但事实上，电路中的电流是持续的闭合电流，这就说明，在电源内部存在着一种与电场力作用相反的作用，克服了电场力对正电荷运动的阻碍，保证了正电荷在整个闭合电路的流动，形成了持续的电流。若把闭合电路比喻成由高台、滑梯、小朋友组成的系统，把正电荷比喻成小皮球，则闭合电路中的电流就像在高抬、滑梯间流动的小皮球，重力就相当于电场力，小朋友将地面的小皮球送到高台上，要克服重力做功，这种作用就相当于电源克服电场力将正电荷由负极经电源内部送到正极。电源的这一特性，用电动势表示。（2）电源的电动势：电动势是表示电源特性的物理量，常用字母E表示。任何电源都具有电动势，电动势的单位与电压单位相同，是V。不同的电源，电动势不同，常见干电池的电动势是1．5V，铅蓄电池的电动势是2V。电源的电动势等于电源没有接入电路是两极间的电压。（3）电源电动势的测量：直接用电压表测量未接入电路的电源正负极间的电压，测得的电压值就是电源的电动势。二、全电路欧姆定律1．探究闭合电路的外电压（端电压）、内电压与电动势的关系（1）理论探究：电路闭合后，电源在外电路形成外电压，同时在内电路形成内电压。可以把闭合电路看成是由外电路与内电路串联构成的，电源的电动势E相当于串联电路的总电压，由串联电路的电压关系可知：。（2）实验探究：科学家运用电压表分别测出闭合电路的内、外电压，发现：。2．探究闭合电路中的电流──全电路欧姆定律（1）推导全电路欧姆定律设闭合电路中的电流是I，内外电路的电阻分别是r、R，对内、外电路分别运用欧姆定律有：和，将其代入整理可得：（2）闭合电路欧姆定律公式表示的关系叫全电路欧姆定律，它反映出闭合电路中的总电流是由电源的电动势、外电阻、内电阻共同决定的。3．交流评价：公式中共涉及是个物理量，知道其中的三个，就可以求出未知的一个。对于一个闭合电路，若运用全电路欧姆定律求出了电路中的总电流，接下来可以根据部分电路欧姆定律或分压、分流关系对各部分电路进行分析求解。◆案例研究──巩固所学例1课本第113页“例题1”。三、对闭合电路的讨论1．闭合电路中的能量转化电流流过闭合电路过程中，电流要做功，要消耗电能，这个电能是由电源提供的，电源提供的电能又是哪里来的呢？有能量守恒可知，只能是由其它形式的能转化来的。从能量角度讲，电路中电源的作用，就是把其它形式的能转化成电能。比如水力发电机是把水的机械能转化成了电能，化学电池是把化学能转化成了电能，太阳能电池板是把太阳能转化成电能。电源的这种本领的强弱，与电动势的大小有关系。电流流过内外电路，产生焦耳热，把一部分电能转化成了热力学能。通过其它用电器可以把电能转化成其它形式的能，如通过电动机把电能转化成机械能，通过电解装置把电能转化成化学能。电路中的能量转化然遵循能量守恒定律。2．闭合电路的两种故障状态（1）断路或开路：就是把外电路断开，相当于外电阻无穷大，此时电路中的电流为零，电源内电压等于零，端电压等于电动势。电路不能对外提供电流，用电器不能工作。（2）短路：就是电源的正负极被直接用导线连接在一起，此时外电阻等于零，由知，电路中的电流是。由于一般电源的内电阻都比较小，所以短路电流很大，这会烧毁电源及用电器。因此在电路中要杜绝短路出现，在连接电路后，闭合开关前，一定先要检查连接情况，排除短路隐患。◆案例研究──归纳总结1．案例研究例2课本第114页“例题2”。2．测电源电动势和内阻的实验电源的电动势和内阻，是电源的两个重要特性。本题提供了测量电源的电动势及内阻的方法，不过在实际的操作中，为了减小误差，通常测量出多组（U、I）值，建立U-I直角坐标系，利用所测得的数据做出闭合电路的U-I图象，图象与U轴的交点表示电源的电动势E，斜率的绝对值代表电源的内电阻r。3．课堂练习：课本第115页“复习与巩固”1、2。4．引导学生归纳本节要点（见板书设计）【作业布置】1．复习课文，书面完成课本第115页“复习与巩固”3、4。2．撰写小论文《闭合电路的端电压与外电阻的关系》3．预习第5节。【板书设计】2010-05-06