2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册4.2 闭合电路欧姆定律教学设计

《闭合电路欧姆定律》教学设计
课 题 4.2闭合电路的欧姆定律 课 型 新授课 教材 粤教版
教 学 目 标 知道电源在电路中的作用，理解电动势和内阻的概念，形成物理观念； 观察实验，学习测量闭合电路内、外电压的方法，培养科学探究能力； 会用、、的关系和欧姆定律推导出闭合电路电路的欧姆定律，分析闭合电路中能量的转化，培养科学思维能力； 能解释和计算有关闭合电路的问题，提高科学思维能力，养成科学态度。
教学重点 难点 重点 电源电动势的概念； 闭合电路的欧姆定律。 难点 1.电源电动势的概念 2.路端电压与负载的关系
教 学 方 法 仿真实验、演示实验，设置问题引导、讨论、讲解、多媒体电脑
教 学 过 程 情景引入 （多媒体展示）如图 思考：电路中如何才有电流？那么电路中的电流大小与哪些因素有关？电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢？ 今天我们就学习这方面的知识。 新课教学 一、闭合电路 1、由导线、电源和用电器连成的电路叫作 闭合电路； 用电器和导线组成外电路，外电路上的电阻称为外电阻； 3、电源内部是内电路，内电路上的电阻称为内电阻； 思考：内电路和外电路是串联还是并联关系？ （多媒体弹出答案：串联）
教 学 过 程 二、电动势： 电脑展示仿真实验：【观察与思考】如图所示，以铜片和锌片为极板，分别用果汁、牛奶和食用油等作为电解液制成原电池，用电压表测量各原电池两极板间的电压（两极板间距相同），并将测量数据填入表中。 电解液两极板间的电压U/V果汁牛奶食用油
比较分析实验收集的数据，可以得出什么结论？ 概念：物理学中用电动势来描述电源的特性，电源的电动势在数值上等于不接用电器是电源正负两极间的电压。 情境1：正电荷在外电路运动。 【思考问题】（1）在外电路中，电场方向是怎样的？ 正电荷在导线中如何运动的？ 电源外部电场力对正电荷做正功还是负功？ 电源外部的能量是如何转化的？ 学生回答： 教师：结合课件图示和学生的回答分析 情境2：正电荷在电源内部运动。 【思考问题】（1）在电源内部，电场方向是怎样的？ 正电荷在电源内部如何移动？ （3）在电源内部，电场力对正电荷做正功还是负功？ （4）为什么正电荷能从负极移动到正极？电源内部的能量如何转化？ 学生回答： 教师：结合课件展示示和学生的回答分析 1、在电源内部，是靠非静电力把正电荷从负极搬运到正极 2、在电源内部，非静电力做功把其他形式的能转化为电能
教 学 过 程 【讨论与交流】（1）如果是果汁电池，两极间的电压是1.04V，那么移动1C的正电荷，非静电力做功多少？将会有多少其他形式的能量转化为电能？ （2）如果是牛奶电池，两极间的电压是0.67V，那么移动1C的正电荷，非静电力做功多少？将会有多少其他形式的能量转化为电能？ 电动势定义：搬运单位正电荷的非静电力做的功。 定义式： 单位：伏特 电源电动势的大小只取决于电源本身的性质。 电源内阻：用表示 【思考问题】（1）这三组数据反映了原电池的什么特性？ 学生：反映了原电池转化能量的本领 为什么果汁电池两极间的电压比牛奶电池两极间的电压大？ 学生：果汁电池将化学能转化成电能的本领更强 为什么食用油电池两极间的电压为0？ 学生：无法将化学能转化成电能 三、研究闭合电路的欧姆定律 【观察与思考】用如图所示电路完成实验，将电压表V1和电压表V2的示数记录在表格中。 比较分析收集的数据，可以得出什么结论？ 结论：电源的电动势等于和之和，即，或 闭合电路的欧姆定律：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比。 表达式： 适用条件：外电路是纯电阻的电路。 根据欧姆定律，外电路两端的电势降落为U外=IR，习惯上成为路端电压，内电路的电势降落为U内=Ir，代入E =IR+ Ir 得 该式表明，电动势等于内外电路电势降落之和。
教 学 过 程 2、路端电压与负载的关系 教师：对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，电路中的电流如何变化？ 学生：据I=可知，R增大时I减小；R减小时I增大。 教师：外电阻增大时，路端电压如何变化？ 学生：有人说变大，有人说变小。 教师：实践是检验真理的惟一标准，让我们一起来做下面的实验。 演示实验：探讨路端电压随外电阻变化的规律。 （1）投影实验电路图如图所示。 （2）按电路图连接电路。 （3）调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，观察路端电压怎样随电流（或外电阻）而改变。 学生：总结实验结论： 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。 教师：下面用前面学过的知识讨论它们之间的关系。路端电压与电流的关系式是什么？ 学生：U=E-Ir 教师：就某个电源来说，电动势E和内阻r是一定的。当R增大时，由得，I减小，由U=E-Ir，路端电压增大。反之，当R减小时，由得，I增大，由U=E-Ir，路端电压减小。 拓展：讨论两种特殊情况： 教师：刚才我们讨论了路端电压跟外电阻的关系，请同学们思考：在闭合电路中，当外电阻等于零时，会发生什么现象？ 学生：发生短路现象。 教师：发生上述现象时，电流有多大？ 学生：当发生短路时，外电阻R=0，U外=0，U内=E=Ir，故短路电流I=。
教 学 过 程 教师：一般情况下，电源内阻很小，像铅蓄电池的内阻只有0.005 Ω~0.1 Ω，干电池的内阻通常也不到1 Ω，所以短路时电流很大，很大的电流会造成什么后果？ 学生：可能烧坏电源，甚至引起火灾。 教师：实际中，要防止短路现象的发生。当外电阻很大时，又会发生什么现象呢？ 学生：断路。断路时，外电阻R→∝，电流I=0，U内=0，U外=E。 教师：电压表测电动势就是利用了这一原理。 3、闭合电路欧姆定律的应用（投影） 题：人造地球卫星大多用太阳能电池供电。太阳能电池是由许多片太阳能电池板组成的。现把太阳能电池置于如图所示的电路中，当断开开关时，电压表的示数 mV。已知电阻的阻值为20 Ω，当闭合开关时，电压表的示数 mV，求该太阳能电池的电阻。
课 堂 小 结 理解电源电动势的概念，并解释实际问题； 会用闭合电路欧姆定律知识，分析电路各部分之间电学量的相互关系。