2-3 研究闭合电路 教学设计

研究闭合电路
1教学目标
（一）知识与技能
1、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。
3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。
4、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。
（二）过程与方法
1、通过演示路端电压与负载的关系实验，培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。
2、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。
2学情分析
1．知识基础分析：
①初中掌握了欧姆定律，会利用该定律列式求解相关问题。
②掌握了电场力做功的计算方法。
2．学习能力分析：
①学生的观察、分析能力不断提高，能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。
②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。
3重点难点
教学重点
1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。
2、路端电压与负载的关系
教学难点
路端电压与负载的关系
4教学过程
4.1
第一学时
4.1.1教学活动
活动1【讲授】研究闭合电路
（一）预习检查、总结疑惑
（二）情景引入、展示目标
实验演示
（三）合作探究、精讲点播
1、电动势
(1)电源：电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置。
(2)电动势：电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
2、闭合电路欧姆定律
(1)内电路和外电路
①内电路：电源内部的电路，叫内电路。如发电机的线圈、电池内的溶液等。
②外电路：电源外部的电路，叫外电路。包括用电器、导线等。
(2)内电阻和外电阻
①内电阻：内电路的电阻，通常称为电源的内阻。
②外电阻：外电路的总电阻。
(3)电源的电动势与内、外电路中的电势降落关系
①外电路的电势降落与内电路的电势降落
a．外电路的电势降落U外
在外电路中，电流由电势高的一端流向电势低的一端，在外电阻上沿电流方向有电势降落，用U外表示。
b．内电路的电势降落U内
在电源的内电阻上也胡电势降落，用U内表示。
②电源的电动势与内、外电路中的电势降落关系
在闭合电路中，电源的电动势E等于内外电路上的电势降落U内、U外之和。
E＝U外＋U内
(4)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：I＝
③适用条件：外电路是纯电阻的电路。
3、路端电压跟负载的关系
(1)路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压，通常叫做路端电压。
(2)路端电压跟负载的关系
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。
定性分析
R↑→I(＝)↓→Ir↓→U(＝E－Ir)↑
R↓→I(＝)↑→Ir↑→U(＝E－Ir)↓
特例：
外电路断路：R↑→I↓→Ir↓→U＝E。
外电路短路：R↓→I(＝)↑→Ir
(＝E)↑→U＝0。
图象描述
路端电压U与电流I的关系图象是一条向下倾斜的直线。U—I图象如图所示。
直线与纵轴的交点表示电源的电动势E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻。
4、闭合电路中的功率
(1)闭合电路中的能量转化
qE＝qU外＋qU内
在某段时间内，电能提供的电能等于内、外电路消耗的电能的总和。
电源的电动势又可理解为在电源内部移送1C电量时，电源提供的电能。
(2)闭合电路中的功率
EI＝U外I＋U内I
EI＝I2R＋I2r
说明了电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内阻上，转化为内能。
(3)电源提供的电功率
电源提供的电功率，又称之为电源的总功率。
P＝EI＝
R↑→P↓，R→∞时，P＝0。
R↓→P↑，R→0时，Pm＝。
(4)外电路消耗的电功率
外电路上消耗的电功率，又称之为电源的输出功率。
P＝U外I
定性分析
I＝
U外＝E－Ir＝
从这两个式子可知，R很大或R很小时，电源的输出功率均不是最大。
定量分析
P外＝U外I＝＝
所以，当R＝r时，电源的输出功率为最大，P外max＝。
图象表述：
从P－R图象中可知，当电源的输出功率小于最大输出功率时，对应有两个外电阻R1、R2时电源的输出功率相等。可以证明，R1、R2和r必须满足：r＝。
(5)内电路消耗的电功率
内电路消耗的电功率是指电源内电阻发热的功率。
P内＝U内I＝
R↑→P内↓，R↓→P内↑。
(6)电源的效率
电源的输出功率与总功率的比值。
η＝＝
当外电阻R越大时，电源的效率越高。当电源的输出功率最大时，η＝50%。
（四）反思总结、当堂检测
本节课主要是介绍了电动势，闭合电路的欧姆定律，路端电压与电流（外电阻）关系以及闭合电路的功率四个主要部分。
电动势：电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压；
闭合电路欧姆定律公式；闭合电路中的功率的计算公式要熟练掌握。
（五）发导学案、布置作业
九、板书设计
1、电动势
2、闭合电路欧姆定律
3、路端电压跟负载的关系
4、闭合电路中的功率
十、教学反思：
本节课重在内外电阻、电压分析，功率、效率计算。