《探究闭合电路欧姆定律》导学简案
动手实验来探究
1.依次闭合开关，观察灯泡亮度的变化。
2.再用电压表测量灯泡两端的电压，观察并记录依次闭合开关时，电压表的示数。
闭合开关个数
1
2
3
电压表示数
二．探究闭合电路中的内、外电压间的关系
次数
U外/V
U内/V
U外 + U内
1
2
3
4
5
电功，即电流做功，实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，这个过程实现电能向其他形式能（内能，光能）转化。静电力做功可表示为。那么闭合回路中能量守恒与转化可知：21世纪教育网版权所有
反馈练习：小张买了一只袖珍手电筒，用的是两节新干电池，取出手电筒的小灯泡，发现上面标有“2.5V,0.3A”字样，小张认为产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光，由此推算出了这两节干电池的内阻，如果小张的推断正确，那该电池组的内阻是多少？21教育网
课件22张PPT。新疆天山王震将军生 在 井 冈 山
长 在 南 泥 湾
转 战 数 万 里
屯 垦 在 天 山新疆生产建设兵团第七师高级中学 程柏§4.电源电动势和内阻
闭合电路欧姆定律问题： 谁把灯泡应得的电压给分走了呢？ 观察下面的电路图，这个电路中灯泡是怎样连接的？
当逐个闭合开关，观察灯泡亮度的变化。寻找灯泡“丢失”的电压请你猜猜看如果去掉R0,当逐个闭合开关，灯泡的亮度还会互相影响么？动手实验来探究依次闭合开关，观察灯泡亮度的变化。
再用电压表测量灯泡两端的电压，观察并记录依次闭合开关时，电压表的示数。
一、闭合电路的组成：新课教学二、探究闭合电路中的内、外电压间的关系实验数据的启示1.实验发现，同一电源，在电路闭合时，随着外电阻的改变，内外电压都将发生变化。2.在实验误差允许范围内，内外电压之和趋向一个定值，记为E.
即 U内+U外= E
E值一定，会不会是反映电路中某个电学原件的根本特性？它的物理意义会是什么呢？ E值反映了电源能把闭合电路中降落的电势再次升起来的能力。为表示电源的这种特性，物理学中引入一个物理量叫电源的电动势，用“E”来表示。为什么电源会有这种作用呢？ 电源则能将电路中的自由正电荷，从电势低的一端，经过电源内部，搬运到电势高的另一端。新概念： 电动势抽水机增加水的重力势能电源增加电荷的电势能抽水机三、电源的作用——电动势 1、物理意义：反映了电源非静电力做功的本领，或者说是将其他形式的能转化为电能的本领。 2、定义：电动势在数值上等于非静电力把1C的 正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.即新概念： 电动势干电池1.5V铅蓄电池2V电动势E大小等于
电源未接入电路时两极间的电压纽扣电池3V四、闭合电路欧姆定律从实验探究又或理论分析均证得
E = U内+U外 (1)
若R表示外电路的电阻，r表示电源的内阻，
U外=IR; U内=Ir 代入上式得
E =IR+ Ir (2)
四、闭合电路欧姆定律上式表明：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个规律称为闭合电路欧姆定律。2014年诺贝尔物理学奖。 “他们的发明具有革命性，”评选委员会的声明说，
“白炽灯点亮了20世纪，21世纪将由LED灯点亮。” 反馈练习： 小张买了一只袖珍手电筒，用的是两节新干电池，取出手电筒的小灯泡，发现上面标有“2.5V,0.3A”字样，小张认为产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光，由此推算出了这两节干电池的内阻，如果小张的推断正确，那该电池组的内阻是多少？
谢谢评委老师！
谢谢各位同学！谢谢大家！
《探究闭合电路欧姆定律》教学设计
新疆生产建设兵团第七师高级中学
程柏
《探究闭合电路欧姆定律》教学设计
程柏
新疆生产建设兵团第七师高级中学
摘要：本节课的设计有四个主要的思路： 1、通过演示和学生实验，激发学生寻找小灯泡“丢失的电压”，感悟到是电源有内阻。2.采用闭合电路欧姆定律示教板演示实验，学生探索得到电源端电压与内电压的变化规律，其和总为定值引入了电源电动势的概念；3.增加了对电路电源内部非静电力做功和能的转化情况的分析，通过类比抽水机模型，加深对电源作用的理解，使学生更好的理解电动势这一比较抽象的物理概念。4.从能的守恒与转化的角度，理论上再次回归到内外电压之和大小等于电动势大小的规律，再结合部分电路欧姆定律，推导出闭合电路欧姆定律。21世纪教育网版权所有
关键词：电动势 内阻 闭合电路欧姆定律
一、教学背景分析
【教材分析】
本节课是高中物理教科版选修3-1第二章第六节内容，教材以“手电筒为什么不亮？”为问题出发，通过三个实验探究出电源端电压与标称电压不同，由此引出电动势与内阻的概念。以伏打电池为例，讲解了电池的作用，并引出电动势和内阻的概念。在理论分析时应用了能量守恒和转化的观点。2·1·c·n·j·y
【学情分析】
学生在本节课前，已经学习了欧姆定律、焦耳定律、伏安法测电阻等，对外电路的研究比较全面，但对电源内部的研究几乎为零。所以电动势的概念很难理解，即使从能量守恒与转化的角度来理解用比值定义法定义的电动势也比较抽象。2-1-c-n-j-y
二、教学目标
（一）知识与技能
1. 知道电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。
2. 知道电动势和内阻是用来表征电源特性的两个物理量。
3. 知道电动势由电源内部的非静电力决定，明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和。
4. 知道电源的内阻由电源结构决定，电源使用久了，内阻会变大。
5. 能够从能量转化的角度理解并区分电动势和电压的物理意义。
（二）过程与方法
1、通过演示和学生实验，激发学生寻找小灯泡“丢失的电压”，感悟到是电源有内阻，加深对电源电压以及内阻的理解21cnjy.com
2.以等效电源法，采用闭合电路欧姆定律示教板演示实验，探索得到电源端电压与内电压的变化规律和闭合电路欧姆定律的重要表达形式之一；21·cn·jy·com
3.通过类比抽水机的方法说明在不同的电源中，非静电力做功的本领不同，引入电动势的概念并明确电动势的物理意义。【出处：21教育名师】
4.从能的转化与守恒角度，理论推导出闭合电路欧姆定律。
（三）情感、态度与价值观
通过发现问题到解决问题这一完整的教学过程，学生亲身感受知识的建立过程，得到成功的体验，享受成功的愉悦，增加了探索自然规律的兴趣。 21*cnjy*com
三、教学重难点
1.实验探索电源内阻和内电压同外电压的变化规律。
2. 采用类比抽水机做功的方法，从能量转化的角度理解电动势的含义并推导出闭合电路欧姆定律。
四、教学用具
学生实验：两节干电池、电压表、小灯泡开关各3个、导线12根。
演示实验：1、手电筒、两节干电池、小灯泡、演示电压表
2、三节干电池，定值电阻，三盏并联小灯泡，开关。
3、2个演示电压表，闭合电路欧姆定律示教板，抽水机模型一台。
多媒体设备一套：可供播放视频和 ppt 文稿等．
五、教学过程
情景引入：
教师活动：打开手电筒，小灯泡发光微弱，疑问，是不是电池快没电了？取出电池，用电压表测量有2.7V；请学生读出小灯泡规格是2.5V.www.21-cn-jy.com
疑问：那小灯泡不应该超常发光么，怎么这样设计手电筒呢?实际发光那么微弱，究竟谁把小灯泡该得到的电压拿去了？大家想不想和老师一起把它找回来啊？【来源：21·世纪·教育·网】
今天我们就来研究它（板书）：
电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律
一、闭合电路的组成：
教师活动：演示实验：
设计意图：通过演示实验，观察到小灯泡越并越暗，引发学生猜想.
学生活动：观察实验，比较现象、分析原因。可能就是R0分压导致。
教师活动：进一步质疑，如果去掉R0,小灯泡亮暗又会怎样？
学生猜想1：会变暗，就像手电筒那个实验，灯泡得不到全部电源电压；
学生猜想2：不会变暗，并联关系，电压一样。
教师：请大家自己去试试看
学生实验探索
学生汇报实验结果：灯泡依次变暗，电压表示数逐渐变小。看来只剩下电源把电压分走了。
教师：如此说来，电源里面也应该有电阻，我们可以叫它内阻，比如干电池内部有电解液，它也是导体，电流流过时，自由电荷同电解液里的离子碰撞，定向移动也会受到阻碍作用，同时离子热运动加热，也要生成电热啊。所以，我们明白了，电源内部有电阻，正是这个内阻跟外面的灯泡电阻串联分压，把小灯泡的电压分走了！
我们对闭合电路就要做一个重新的认识：电源内部也是一段电路，叫内电路，外部的导线，开关，用电器组成了外电路。画成电路图，内阻可以用r来表示，大家体会一下。
二．探究闭合电路外电压和内电压的关系：
教师活动：既然闭合回路中电源内阻会与外电路电阻串联分压，那么内阻上的电压和外阻上的电压我们分别称为内电压和外电压，它们之间是否会有怎样的联系呢？（停顿3秒）我们通过这样一个电路实验来探索一下。【版权所有：21教育】
如果说外电压只需要把外阻和电压表并联就能直观显示外电压了，可是内电压如何测量呢？如果能直接走进电源的内部进行测量该多好啊，可这并不容易。为此，老师设计了一个等效电源闭合电路，电源采用2节最新的干电池，每节干电池内阻很小，可以是0.5欧姆左右，当在这两节新电池间加入一个大定值电阻，这个电池组构成的总电源内阻就可以认为是刚才所加的那个定值电阻了，新电池的电阻可以粗略不计。通过改变外电路的电位器，请同学们来测量内外电压的变化规律。
学生活动：利用电压表探索内外电压的变化关系。
教师活动： EXCEL表格处理实验数据。
学生发现规律：
1.实验表明，电源内部确实有电阻、会形成电势的降落。
2.实验又发现，同一电源，在电路闭合时，随着外电阻减小，外电路电势降落也减小，内电路电势降落却增大。
3 3.内外电势降落之和是一个定值E。
设计意图：通过演示实验，找到内外电压的关系，可以帮助学生理解电动势的物理意义。
教师活动：结论：内外电压之和是一个定值。它会不会是某个重要物理量，反映闭合电路中某个电学元件的特性？它到底有什么物理意义呢？先看一个动画演示，感悟一下。
电路中内、外电路电势总下降多少，电源的作用就好比是再把电势提升多少。所以这个定值可以反映出电源本身的特性。我们称它为：电源电动势，它是一个反映电源提升电势本领的物理量，用E来表示。
发现闭合电路中规律：
当电源接入闭合回路中，
U内+U外= E。
三．电源的作用——电动势
教师质疑：那么，电源能把电势再次提升上去，又是怎么做到的呢？（演示水泵抽水工作）
1.观察电源内部情况，类比抽水机能将水抽到高处，恰恰利用到了水泵的叶轮对水的非重力作用，通过做功，消耗了电能同时把水的重力势能增加。 21*cnjy*com
同样，在电源内部也有着非静电力作用做功，把其他形式的能转化为电荷的电势能。
类比分析：
2.不同的电源，非静电力来源不一样，转换的能量也不同。例举干电池，和发电机等。
3.抽水机不可能将水一直抽到无限高，如图，本抽水机抽水的最大高度；更强劲的抽水机一定可以抽更高的高度；如何度量抽水机的抽水本领呢？21·世纪*教育网
比较把相同质量的水提升的高度，看使水重力势能增加的多少。即：使单位质量的水所增加的重力势能越多，抽水本领越强。www-2-1-cnjy-com
不同的电源把其他形式的能转化为电能的本领不一样。这个本领用电动势来描述；即：如果搬运同样多的正电荷从电源负极到正极，非静电力做功越多，将其他形式的能转化电能的本领也越强，则该电源电动势越大。故而定义：描述电源换能本领强弱的物理量——电动势：在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.
即。
因此，电源的标称电压，并非反映的是闭合回路电源两极间的电压，而是反映电源的电动势。电动势E大小等于电源未接入电路时两极间的电压。
根据能的守恒与转化，进一步可知：电源内部非静电力所做的功，把其他形式能转化为电能，既消耗与外电路中，又消耗在内电路中，电能的消耗可以用电功来反映，故有
；代入上式，有。再次从理论分析论证了电源电动势和闭合回路中内外电压的关系，同实验结论是一致的。
四．闭合电路欧姆定律
实验探究分析论证得到：E = U内+U外 (1)
若要用R表示外电路的电阻，r表示电源的内阻，根据初中所学的部分电路欧姆定律：
U外=IR; U内=Ir 代入（1）得：E =IR+ Ir
整理可得：
(2)
我们把（2）称为闭合电路欧姆定律。
回顾反思课前的问题：闭合手电筒的开关，手电筒的灯泡不亮，可并没有损坏，这是怎么回事呢？
类比到示教板上，我们就容易理解了，当手电筒中的电池，随着使用时间增加，电动势有下降，内阻变大，供给小灯泡的电流就会变得越来越小，发光也就越来越微弱，我们就会说电池快没电了，是电池变旧的缘故。21教育网
五．拓展性学习
旧电池带不起白炽灯小灯泡了，可放到LED手电筒里，亮光却很强，为什么？前不久，2014年10月7日两名日本科学家和一名美籍日裔科学家因发明“高效蓝色发光二极管” 而获得诺贝尔物理学奖 “他们的发明具有革命性，”评选委员会的声明说，“白炽灯点亮了20世纪，21世纪将由LED灯点亮。” 【来源：21cnj*y.co*m】
激励同学们，将青春梦科学梦同祖国繁荣富强结合起来，为实现中国梦而努力学习！
六、板书设计
七、教学反思
1.本节课是基于问题的探究式教学：即在教师通过生活中（“手电筒为什么不亮？”）的物理问题情境创建启发下，通过演示实验激疑促思，学生自主实验探索，合作讨论，自由表达，终将在解决问题中认识新规律，感悟新概念，从而得以物理思维品质的提高。
2.由于实验器材的缺乏，找不到可调内阻的开放电池演示实验，遂采用等效电源内阻演示板实验，用到了理想化的近似替代实际电源内阻的方法，通过学生实验探索体验对
E= U外+U内理解也很有启发性。
3. 那么怎样使学生理解电动势的物理意义呢？一方面，课堂上采用抽水机模型来类比讲解电动势概念，减轻了学生学习电源内非静电力做功和换能过程的困难，形象地展现了抽水机抽水本领强弱，来类比反映电源换能的本领强弱。另一方面，从能的转化与守恒的角度，理论分析，又再次论证了E= U外+U内的正确性。让同学们感悟到，实验和理论分析相结合是一种重要的科学态度和方法。21教育名师原创作品
4.整体的科学探究过程是先从实验得出结论，再从理论分析实验结果，最终推导出闭合电路欧姆定律的表达式。
