12.2 闭合电路的欧姆定律 （表格式）课时教案-2025--2026年人教版高中物理必修第三册

12.2《闭合电路的欧姆定律》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 人教版（2019）高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修第三册第十二章第二节，是电学核心规律之一。在学生已掌握部分电路欧姆定律的基础上，本节引入电动势、内阻等新概念，建立闭合电路中电流与电动势、内外电阻之间的定量关系。教材通过实验探究与理论推导相结合的方式呈现知识，体现了“从实验到规律”的科学建构过程，为后续学习电路能量转化、电源效率等问题奠定基础。
学情分析
高二学生已具备部分电路欧姆定律、串并联电路特点等基础知识，具备一定的实验操作与数据分析能力。但对“电动势”这一抽象概念理解存在困难，易与电压混淆；对电源内部能量转化过程缺乏直观认知。学生正处于逻辑思维快速发展的阶段，具备较强的探究欲望。教学中应通过情境创设、实验演示和类比迁移降低认知难度，引导学生从能量视角理解闭合电路的本质。
课时教学目标
物理观念
1. 理解电动势的概念，知道其反映电源将其他形式能转化为电能的本领，单位为伏特（V）。
2. 掌握闭合电路欧姆定律的表达式 I = E / (R + r)，理解其适用条件，并能用其分析简单电路中的电流、电压变化规律。
科学思维
1. 通过分析闭合电路中能量守恒的过程，经历从能量角度推导闭合电路欧姆定律的思维过程，提升逻辑推理能力。
2. 能运用定律解释路端电压随外电阻变化的现象，发展模型建构与科学论证能力。
科学探究
1. 能设计并完成测量电源电动势和内阻的实验方案，掌握伏安法测电源电动势和内阻的基本方法。
2. 能通过实验数据绘制U-I图像，并利用图像求解电动势和内阻，提升数据处理与图像分析能力。
科学态度与责任
1. 在实验探究中养成严谨求实的科学态度，尊重实验数据，勇于修正错误假设。
2. 认识闭合电路规律在电池使用、电路设计等生活实际中的广泛应用，增强物理学习的责任感与价值感。
教学重点、难点
重点
1. 闭合电路欧姆定律的内容、表达式及其物理意义。
2. 路端电压与外电阻的关系，U-I图像的理解与应用。
难点
1. 电动势概念的建立及其与电压的区别。
2. 从能量守恒角度推导闭合电路欧姆定律。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习
教具准备
干电池、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线、多媒体课件、U-I图像绘制软件
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、生活情境设疑，激发探究兴趣 （一）、展示现象，引发认知冲突
教师手持一节旧干电池，连接一个额定电压为1.5V的小灯泡，灯泡微亮甚至不亮。随后用万用表测量电池两端电压，显示仍接近1.5V。提出问题：“既然电压还是1.5V，为什么灯泡却不亮呢？是不是电压表坏了？还是我们对电压的理解还不够深入？”
引导学生思考：电压表测的是什么电压？灯泡不亮说明通过它的电流太小，那电流大小到底由哪些因素决定？这与我们之前学的欧姆定律I=U/R是否矛盾？
（二）、回顾旧知，引出新问题
通过PPT回顾部分电路欧姆定律：I = U/R，强调这是针对一段不含电源的纯电阻电路。提问：“如果把这段电路闭合成一个回路，中间接入电源，电流又该如何计算？电源在电路中究竟起什么作用？”
顺势引出本节课的主题——闭合电路的欧姆定律。强调我们将从“整体电路”而非“局部电路”的视角来重新审视电流的规律。
（三）、类比迁移，初步感知电动势
播放一段水泵抽水的动画：水泵将水从低处抽到高处，建立水位差（水压），驱动水流循环。类比说明：电源就像电路中的“电泵”，它把正电荷从负极“抽”到正极，维持正负极之间的电势差（电压），从而驱动电荷在电路中持续流动。电源的这种“抽电荷”的能力，我们用一个新的物理量——电动势来描述。 1. 观察实验现象，产生认知冲突。
2. 回忆部分电路欧姆定律，思考其适用范围。
3. 在教师引导下进行类比思考，初步建立电动势的直观印象。
4. 明确本节课的学习任务与目标。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
类比理解：☆☆☆
设计意图 通过真实生活现象引发学生认知冲突，打破“电压=供电能力”的错误前概念，激发探究欲望。利用水泵与电源的类比，将抽象的电动势概念具象化，降低理解门槛，为新课学习铺设认知桥梁。
新知建构
【15分钟】 一、建立模型，定义电动势 （一）、剖析电源内部，揭示电动势本质
教师结合多媒体动画展示干电池内部结构：锌筒为负极，碳棒为正极，内部有电解质溶液。当外电路闭合时，负极的锌原子失去电子变成锌离子进入溶液，电子经外电路流向正极；正极附近的二氧化锰得到电子发生还原反应。强调：在电源内部，非静电力（化学力）将正电荷从负极“搬运”到正极，克服静电力做功，将化学能转化为电能。这个过程中非静电力所做的功W与被搬运电荷量q的比值，定义为电源的电动势E，即E = W/q。单位为伏特（V）。强调电动势是电源本身的属性，反映其转化能量的本领，与是否接入电路无关。
（二）、区分电动势与路端电压
提出问题：“当我们用电压表直接接在电源两极测量时，测得的是电动势吗？”演示实验：用理想电压表（内阻无穷大）测量开路电源两端电压，读数为E。再接入一个外电阻R构成闭合电路，再次测量电源两端电压，发现读数小于E。引出路端电压U的概念——即外电路两端的电压。提问：“为什么闭合电路后路端电压会下降？减少的电压去哪了？”
二、实验探究，发现规律 （一）、设计实验方案
引导学生思考：要研究闭合电路中电流I与哪些因素有关，需要测量哪些物理量？如何改变电路条件？
师生共同设计实验：利用干电池、滑动变阻器（改变外电阻R）、电流表（测I）、电压表（测路端电压U）、开关和导线组成闭合电路。通过调节滑动变阻器，改变外电阻R，记录多组U和I的值。
强调实验注意事项：电流表、电压表的量程选择与正负接线柱；滑动变阻器的初始位置（阻值最大）；读数时视线垂直表盘。
（二）、进行实验与数据记录
教师演示实验操作，学生观察并协助记录数据。展示一组典型数据：
当R增大时，I减小，U增大；当R减小时，I增大，U减小。特别地，当R→∞（断路）时，I=0，U=E；当R→0（短路）时，I最大，U≈0。
组织学生将数据填入表格，并初步分析U与I的关系。 1. 观察动画，理解电源内部非静电力做功过程。
2. 区分电动势与路端电压，理解测量差异的原因。
3. 参与实验设计，明确变量控制与测量方法。
4. 观察实验操作，记录数据，初步分析规律。
评价任务 概念理解：☆☆☆
实验设计：☆☆☆
数据记录：☆☆☆
设计意图 通过动画直观展示电源内部能量转化过程，帮助学生理解电动势的物理本质。通过对比开路与闭路电压测量，凸显内阻的存在及其影响。实验探究环节让学生亲身经历科学发现的过程，从数据中归纳趋势，培养实证意识与科学探究能力。
规律推导
【10分钟】 一、能量守恒视角，理论推导定律 （一）、构建能量转化模型
引导学生思考：在闭合电路中，电源提供的电能去了哪里？
分析：电源在时间t内提供的总能量为W总 = EIt（电动势做功）。这部分能量在电路中转化为两部分：一部分在外电阻R上转化为内能Q外 = I Rt；另一部分在电源内部（由于内阻r存在）也转化为内能Q内 = I rt。
根据能量守恒定律：W总 = Q外 + Q内，即 EIt = I Rt + I rt。
（二）、数学化简得出定律
将上述等式两边同时除以It，得到：E = IR + Ir。
整理得：I = E / (R + r)。
明确指出：这就是闭合电路的欧姆定律——闭合电路中的电流，跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的总电阻成反比。
强调公式中各物理量的含义：I为干路电流，E为电源电动势，R为外电阻，r为电源内阻。
（三）、解析路端电压变化规律
由E = U + Ir可得：U = E - Ir。
分析：当外电阻R增大时，I减小，Ir减小，故U增大；当R减小时，I增大，Ir增大，故U减小。当外电路断开（I=0）时，U=E；当外电路短路（R=0）时，I短 = E/r，U=0。提醒学生短路电流极大，可能损坏电源，实验中应避免。
1. 参与能量转化分析，建立能量守恒方程。
2. 跟随教师推导，理解定律的数学来源。
3. 掌握U = E - Ir关系式，解释路端电压变化。
4. 理解短路危害，增强安全意识。
评价任务 能量分析：☆☆☆
公式推导：☆☆☆
规律解释：☆☆☆
设计意图 从能量守恒这一基本物理思想出发，引导学生自主推导闭合电路欧姆定律，不仅加深对定律的理解，更渗透了“守恒”这一核心科学观念。通过U = E - Ir的分析，使学生从动态角度理解路端电压的变化机制，突破教学难点。
图像深化
【8分钟】 一、绘制U-I图像，直观呈现规律 （一）、引导学生绘制图像
利用前面实验得到的多组U、I数据，在坐标纸上以I为横轴、U为纵轴描点。提问：“这些点大致分布在一条什么线上？”引导学生发现它们近似落在一条向下倾斜的直线上。
（二）、解读图像物理意义
师生共同分析U-I图像：
1. 图像与纵轴交点：当I=0（断路）时，U=E，故纵截距表示电源电动势。
2. 图像斜率：由U = E - Ir可知，斜率k = -r，故斜率的绝对值表示电源内阻。
3. 图像与横轴交点：当U=0（短路）时，I = E/r，故横截距表示短路电流。
强调：U-I图像是一条直线，反映了闭合电路中路端电压与电流的线性关系，是闭合电路欧姆定律的图像表达。
（三）、拓展应用：比较不同电源
展示两节不同型号电池的U-I图像。提问：“如何判断哪个电源电动势大？哪个内阻大？”引导学生根据纵截距和斜率进行比较，提升图像分析能力。 1. 根据实验数据，在坐标纸上描点绘图。
2. 观察图像趋势，发现线性关系。
3. 理解图像中截距、斜率的物理意义。
4. 运用图像比较不同电源性能。
评价任务 图像绘制：☆☆☆
意义解读：☆☆☆
比较应用：☆☆☆
设计意图 通过绘制和分析U-I图像，将抽象的数学关系转化为直观的几何图形，帮助学生从多维度理解闭合电路规律。图像法是物理研究的重要手段，本环节培养学生“数形结合”的科学思维，提升信息处理与模型解读能力。
应用巩固
【7分钟】 一、典例分析，迁移应用 （一）、例题讲解：动态电路分析
出示例题：如图所示电路，电源电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω，定值电阻R =4.0Ω，滑动变阻器R 最大阻值为10Ω。当滑片P从a端滑向b端时，求：
（1）电流表读数的变化范围；
（2）电压表读数的变化范围。
引导学生分析：外电路总电阻R = R + R ，R 从0变到10Ω，故R从4Ω变到14Ω。由I = E/(R+r)计算I的范围；由U = E - Ir计算U的范围。
强调解题步骤：明确研究对象→确定总电阻变化→代入闭合电路欧姆定律→计算求解。
（二）、变式训练：故障诊断
提出问题：“若实验中发现调节滑动变阻器时，电压表示数几乎不变且接近电源标称电压，可能是什么原因？”
引导学生分析：电压表测的是路端电压U。若U≈E且不随R变化，说明Ir≈0，即I≈0，外电路近似断路。可能原因：滑动变阻器接触不良、导线断开、电流表损坏等。
1. 听讲例题，理解动态电路分析方法。
2. 参与变式讨论，运用定律进行故障诊断。
3. 总结解题思路，形成解题策略。
4. 体会物理规律在实际问题中的应用价值。
评价任务 解题规范：☆☆☆
思路清晰：☆☆☆
应用准确：☆☆☆
设计意图 通过典型例题训练学生应用闭合电路欧姆定律解决动态电路问题的能力，强化公式运用的规范性。变式训练贴近实验实际，培养学生运用物理知识分析和解决实际问题的能力，体现“学以致用”的教学理念。
作业设计
一、基础巩固
1. 关于闭合电路的欧姆定律，下列说法正确的是（ ）
A. 在闭合电路中，电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的总电阻成反比
B. 当外电路断开时，路端电压等于电源电动势
C. 当外电路短路时，路端电压为零，电流也为零
D. 电动势的单位是伏特，与电压单位相同，因此电动势就是电压
2. 一节干电池的电动势为1.5V，内阻为0.5Ω。若将其与一个阻值为2.5Ω的电阻串联组成闭合电路，求：
（1）电路中的电流；
（2）路端电压；
（3）电源内部消耗的功率。
二、能力提升
3. 某同学利用伏安法测一节旧电池的电动势和内阻，得到U-I图像如下图所示（图像略，假设纵截距为1.4V，横截距为0.7A）。请根据图像求：
（1）电池的电动势E；
（2）电池的内阻r。
三、实践探究
4. 查阅资料或询问家长，了解手机电池的标称电压和容量。思考：为什么手机用久了会感觉“电量虚”（显示还有20%，突然关机）？尝试用本节课所学知识解释这一现象。
【答案解析】
一、基础巩固
1. A、B（解析：C错，短路时电流很大；D错，电动势与电压物理意义不同）
2. （1）I = E/(R+r) = 1.5/(2.5+0.5) = 0.5A
（2）U = E - Ir = 1.5 - 0.5×0.5 = 1.25V 或 U = IR = 0.5×2.5 = 1.25V
（3）P内 = I r = (0.5) ×0.5 = 0.125W
二、能力提升
3. （1）E = 纵截距 = 1.4V
（2）r = |斜率| = E / I短 = 1.4 / 0.7 = 2.0Ω
板书设计
闭合电路的欧姆定律
电动势 E：非静电力做功本领 E = W/q 单位：V
闭合电路欧姆定律：
I = E / (R + r)
能量守恒：EIt = I Rt + I rt → E = IR + Ir
路端电压：U = E - Ir
U-I 图像：
纵截距 → E
斜率绝对值 → r
横截距 → I_短 = E/r
应用：动态分析、故障诊断、测E和r
教学反思
成功之处
1. 以“旧电池点亮灯泡”这一生活现象导入，有效激发了学生的学习兴趣与探究欲望，实现了从生活走向物理的教学理念。
2. 采用“实验探究+理论推导”双线并进的方式，既让学生通过实验获得感性认识，又通过能量守恒进行理性推导，深化了对定律本质的理解，体现了科学探究的完整性。
3. 注重U-I图像的教学，引导学生从图像中提取电动势、内阻等关键信息，培养了学生的科学思维与数据处理能力。
不足之处
1. 实验环节时间略显紧张，部分学生未能亲自操作，主要以观察为主，动手实践机会不足。
2. 对“非静电力”概念的解释仍显抽象，部分学生对其本质理解不够透彻，需进一步寻找更直观的类比或演示。
3. 课堂练习时间有限，未能充分展开更多变式题型的训练，部分学生解题熟练度有待提高。