4.1 闭合电路欧姆定律 课时教案（表格式）2025--2026年鲁科版高中物理必修第三册

4.1《闭合电路欧姆定律》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 鲁科版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
本节内容位于鲁科版高中物理必修第三册第四章第一节，是电学部分的核心规律之一。教材从实验现象出发，引导学生认识电源内部非静电力做功的本质，建立电动势概念，并通过闭合电路中电压分配的定量分析，推导出闭合电路欧姆定律。该定律不仅是分析直流电路的基础，也为后续学习电路动态分析、电源效率、含容电路等问题提供理论支撑，在整个电学知识体系中具有承上启下的关键作用。
学情分析
学生已掌握部分电路欧姆定律、串并联电路特点及电势差、电流、电阻等基本概念，具备一定的实验操作与数据分析能力。但对电源内部能量转换机制缺乏直观理解，容易将电动势等同于电压，难以区分路端电压与电动势的关系。高二学生抽象思维能力逐步增强，适合通过实验探究与理论推导相结合的方式突破难点。教学中应注重创设真实问题情境，引导学生在“观察—假设—验证—归纳”的科学探究过程中建构物理模型，提升科学思维素养。
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)，能用其分析简单电路中的电流、电压变化规律。
科学思维
1. 能通过实验数据分析，归纳出闭合电路中电流与外电阻的关系，经历“提出假设—实验验证—得出结论”的科学探究过程。
2. 能运用能量守恒观点解释闭合电路中电动势与内外电压之和相等的物理本质。
科学探究
1. 能设计并完成测量不同外电阻下路端电压和干路电流的实验，正确使用电压表、电流表和滑动变阻器。
2. 能根据实验数据绘制U-I图像，从图像中提取电动势和内阻信息，并评估实验误差。
科学态度与责任
1. 在实验探究中养成实事求是、严谨细致的科学态度，尊重实验数据，敢于质疑异常结果。
2. 认识到闭合电路欧姆定律在电池使用、电路设计等生活科技中的广泛应用，增强将物理知识服务于社会的意识。
教学重点、难点
重点
1. 电动势的概念及其物理意义。
2. 闭合电路欧姆定律的内容、表达式及适用条件。
难点
1. 理解电动势与路端电压的区别与联系。
2. 从能量守恒角度理解 E = U外 + U内 的物理本质。
教学方法与准备
教学方法
实验探究法、讲授法、问题驱动法、小组合作学习
教具准备
干电池（带内阻模型）、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、多媒体课件、U-I图像坐标纸
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入，引发认知冲突
【5分钟】 一、生活情境设疑，激发探究兴趣 （一）、播放视频：手电筒亮度变化现象
教师播放一段精心剪辑的视频：一名学生在夜晚使用手电筒照明，开始时光线明亮，随着时间推移，灯光逐渐变暗，最后几乎熄灭。画面定格在昏黄的光线下，配以低沉的背景音乐。
提问引导：“同学们，你们有没有遇到过类似的情况？为什么电池没电了灯就会变暗？这背后隐藏着怎样的物理规律？”
预设学生回答：“电池电量用完了”“电压下降了”等。
进一步追问：“那电池的电压是如何变化的？它和我们之前学的部分电路欧姆定律有什么关系？今天我们就来揭开这个谜团。”
（二）、回顾旧知，构建知识桥梁
教师在黑板上快速画出一个简单电路图：电源、开关、定值电阻R、导线组成闭合回路。
提问：“根据我们学过的部分电路欧姆定律，电流I与电压U、电阻R之间的关系是什么？”
待学生齐答 I = U/R 后，教师继续问：“这里的U指的是哪一段电路的电压？”
引导学生明确是“外电路两端的电压”，即“路端电压”。
接着设疑：“那么电源本身有没有电压？如果有，它和路端电压一样吗？如果不一样，它们之间又有什么关系？”
此时，教师不急于给出答案，而是留下悬念：“让我们带着这些问题，走进今天的实验探究之旅。” 1. 观看视频，回忆生活经验。
2. 思考并回答教师提问。
3. 回顾部分电路欧姆定律。
4. 对电源内部电压产生好奇。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
旧知回忆：☆☆☆
设计意图 以贴近生活的手电筒变暗现象作为切入点，创设真实问题情境，引发学生认知冲突，激发探究欲望。通过回顾部分电路欧姆定律，激活已有知识，为新知识的学习搭建脚手架。设疑引出“电动势”与“路端电压”的区别，明确本节课的核心探究问题，使学习目标更加清晰。
实验探究，建构电动势概念
【12分钟】 一、分组实验：测量路端电压随外电阻的变化 （一）、介绍实验器材与电路连接
教师展示实验器材：一节干电池（标注E=1.5V）、滑动变阻器（0--50Ω）、电压表（0--3V）、电流表（0--0.6A）、开关、导线若干。
在多媒体屏幕上投影标准实验电路图：电池正极→开关→滑动变阻器→电流表→电池负极；电压表并联在电池两端（即测量路端电压）。
强调注意事项：电流表量程选择、正负接线柱、滑动变阻器初始置于最大阻值位置，防止电流过大损坏仪表。
（二）、指导学生进行数据采集
将全班分为8个小组，每组4人，分工明确：一人操作电路，一人读取电压表数据，一人读取电流表数据，一人记录表格。
教师下发实验记录表，表头包括：实验次数、滑动变阻器接入阻值R（Ω）、路端电压U（V）、干路电流I（A）。
教师巡视各小组，及时纠正接线错误，提醒学生每次调节滑片后待读数稳定再记录。
要求学生至少测量6组数据，涵盖R从大到小的变化过程，特别是当R趋近于零（短路模拟）时的电压变化趋势。
（三）、组织数据整理与初步分析
待各小组完成实验后，教师邀请三组代表将数据填写到黑板上的汇总表格中。
引导学生观察数据：当外电阻R增大时，路端电压U如何变化？电流I如何变化？
预设学生发现：R增大，U增大，I减小；当R很小时，U明显小于1.5V。
教师顺势提问：“既然电池标称1.5V，为什么实际测出的电压会低于这个值？而且还会随外电路变化？这说明了什么？”
引导学生思考电源内部可能存在某种‘损耗’或‘隐藏电压’。 1. 明确实验目的与步骤。
2. 小组合作完成电路连接。
3. 准确读取并记录实验数据。
4. 观察数据变化趋势并讨论。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
趋势发现：☆☆☆
设计意图 通过学生亲自动手实验，获得第一手数据，培养实验操作能力和团队协作精神。在真实测量中发现“标称电压”与“实际电压”之间的差异，形成强烈认知冲击，促使学生主动思考电源内部结构对电路的影响。数据汇总与集体分析有助于形成共识，为电动势概念的提出奠定事实基础。
理论建构，揭示定律本质
【15分钟】 一、引入电动势概念，解释实验现象 （一）、讲解电动势的物理意义
教师在黑板上画出电源内部示意图，标出正负极，并用箭头表示非静电力方向（如化学力推动正电荷从负极移向正极）。
讲述：“电源之所以能维持电流，是因为内部存在非静电力，比如干电池中的化学力。这种非静电力把正电荷从低电势的负极搬运到高电势的正极，克服了静电力做功，从而将化学能转化为电能。”
定义：“我们把电源内部非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功，叫做电源的电动势，用符号E表示，单位是伏特（V）。”
强调：“电动势是由电源本身性质决定的，与外电路无关。它反映了电源将其他形式能转化为电能的本领。就像水泵的扬程决定了它能把水送到多高，电动势决定了电源提供电能的能力。”
（二）、建立闭合电路能量守恒模型
提问：“在整个闭合电路中，非静电力做的功去了哪里？”
引导学生思考：一部分消耗在外电路电阻上产生焦耳热，另一部分消耗在电源内部电阻（内阻r）上也产生焦耳热。
写出能量关系式：非静电力做功 W = EIt
外电路发热 Q外 = I Rt
内电路发热 Q内 = I rt
根据能量守恒：W = Q外 + Q内 EIt = I Rt + I rt
两边同时除以 It 得：E = IR + Ir = U外 + U内
得出结论：电动势等于内外电路电势降落之和。
（三）、推导闭合电路欧姆定律表达式
由 E = IR + Ir 可得：I = E / (R + r)
教师明确指出：这就是闭合电路欧姆定律的数学表达式。
解释各物理量含义：I为干路电流，E为电源电动势，R为外电阻，r为电源内阻。
强调适用条件：纯电阻闭合电路。
结合实验数据验证：取一组数据，如E≈1.5V，测得R=10Ω时I=0.14A，则计算r=(E-IR)/I=(1.5-1.4)/0.14≈0.71Ω，符合干电池内阻特征。 1. 理解电动势的定义。
2. 建立能量转化观念。
3. 参与公式推导过程。
4. 验证实验数据合理性。
评价任务 概念理解：☆☆☆
公式推导：☆☆☆
规律应用：☆☆☆
设计意图 通过类比水泵扬程帮助学生理解电动势的物理本质，避免将其简单等同于电压。利用能量守恒这一基本物理思想，从功能关系出发推导出E = U外 + U内，使定律的建立具有坚实的理论基础，提升学生的科学思维水平。再由此自然导出I = E/(R+r)，实现从定性到定量的飞跃。结合实验数据进行验证，体现理论与实验的统一，增强知识的可信度。
图像分析，深化规律认识
【8分钟】 一、绘制U-I图像，挖掘隐藏信息 （一）、指导学生绘制路端电压—电流图像
教师发放坐标纸，要求各小组根据实验数据，在U-I坐标系中描点作图。
提醒横轴为电流I（单位A），纵轴为路端电压U（单位V），注意标度均匀、点迹清晰。
教师巡视，指导学生如何用一条直线拟合数据点，体现整体趋势。
（二）、分析图像的物理意义
待多数小组完成绘图后，教师投影一幅典型图像：一条向下倾斜的直线。
提问：“这条直线与纵轴的交点代表什么物理意义？”
引导学生回忆当I=0时（断路），U=E，故纵截距为电动势E。
继续问：“图像的斜率表示什么？”
由U = E - Ir可知，斜率k = -r，故斜率的绝对值等于电源内阻r。
再问：“图像与横轴的交点呢？”
当U=0时（短路），I短 = E/r，即短路电流。
强调：“U-I图像不仅直观反映了路端电压随电流变化的规律，还能直接读出电源的两个重要参数——电动势和内阻，是研究电源特性的有力工具。” 1. 正确绘制U-I图像。
2. 观察图像形状与趋势。
3. 分析截距与斜率含义。
4. 理解短路电流概念。
评价任务 图像规范：☆☆☆
截距解读：☆☆☆
斜率理解：☆☆☆
设计意图 通过绘制U-I图像，将抽象的物理规律可视化，符合高中生形象思维向抽象思维过渡的特点。引导学生从图像中提取电动势、内阻、短路电流等关键信息，培养学生利用图像处理物理问题的能力。这一环节是对实验数据的再加工与升华，有助于学生建立多角度分析问题的意识。
课堂总结，升华情感价值
【5分钟】 一、结构化回顾与激励性升华 （一）、系统梳理本课知识脉络
教师站在讲台中央，语调沉稳而富有感染力：“今天我们经历了一场从现象到本质的科学探索之旅。我们从手电筒灯光变暗的生活现象出发，通过实验发现了路端电压随外电阻变化的规律；我们深入电源内部，认识了非静电力的神奇作用，提出了电动势这一核心概念；我们秉持能量守恒的基本信念，推导出了闭合电路欧姆定律 I = E/(R + r)；我们还学会了用U-I图像这把‘钥匙’，去解锁电源的电动势与内阻之谜。”
在黑板上用彩色粉笔勾勒出知识结构图：现象→实验→电动势E→能量守恒→E=U外+U内→I=E/(R+r)→U-I图像。
（二）、联系实际，展望未来责任
讲述：“同学们，闭合电路欧姆定律不仅仅是一个公式，它是无数工程师设计手机、电动车、航天器供电系统的基础。当我们理解了电池为何会‘没电’，就能更科学地使用电器，延长电池寿命；当我们明白短路的危险，就会更加注重用电安全。”
引用爱因斯坦名言收尾：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界，推动着进步，是知识进化的源泉。希望你们保持对物理世界的好奇心，像科学家一样思考，用所学知识去照亮更多未知的角落！” 1. 跟随教师回顾知识主线。
2. 观察板书结构图。
3. 思考定律的实际意义。
4. 感受科学精神的熏陶。
评价任务 知识梳理：☆☆☆
意义理解：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 采用“结构化总结+激励性升华”相结合的方式，既帮助学生构建完整的知识体系，又将物理学习与现实生活、科技发展、社会责任相联系。通过优美的语言和名人名言，激发学生的学习热情和科学情怀，实现知识、能力、情感态度价值观的有机统一，为后续学习埋下积极的伏笔。
作业设计
一、基础巩固题
1. 关于电动势，下列说法正确的是（ ）
A. 电源电动势等于电源两极间的电压
B. 电源电动势与外电路无关，由电源本身决定
C. 电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大
D. 电动势的单位与电压相同，所以电动势就是电压
2. 一节干电池的电动势为1.5V，内阻为0.5Ω，将其接入一个阻值为2.5Ω的电阻中，求：
（1）电路中的电流大小；
（2）路端电压大小；
（3）电源内部消耗的功率。
二、能力提升题
某同学利用一节旧电池、滑动变阻器、电压表和电流表测其电动势和内阻，得到如下数据：
I(A) 0.10 0.200.30 0.40 0.50U(V)1.40 1.30 1.20 1.10 1.00
（1）请在坐标纸上画出U-I图像；
（2）根据图像求出该电池的电动势和内阻；
（3）若将此电池与一个阻值为3.0Ω的电阻串联，求此时的路端电压。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. B（解析：A错，电动势大于或等于路端电压；C错，电动势反映转化本领，不是总量；D错，二者物理意义不同）
2. 解：（1）I = E/(R+r) = 1.5/(2.5+0.5) = 0.5A
（2）U = IR = 0.5×2.5 = 1.25V 或 U = E - Ir = 1.5 - 0.5×0.5 = 1.25V
（3）P内 = I r = (0.5) ×0.5 = 0.125W
二、能力提升题
（1）略（描点连线得一条直线）
（2）纵截距约为1.50V，故E≈1.50V；斜率绝对值 |k| = (1.40-1.00)/(0.50-0.10) = 1.0/0.4 = 2.5，故r≈2.5Ω
（3）I = E/(R+r) = 1.5/(3.0+2.5) ≈ 0.273A，U = IR = 0.273×3.0 ≈ 0.82V
板书设计
§4.1 闭合电路欧姆定律
【左侧】实验现象 → 数据表格 → U-I图像（草图）
纵轴U(V)，横轴I(A)，直线向下倾斜
截距：E（电动势）
斜率：-r（内阻）
【中部】核心公式：
E = U外 + U内
I = E / (R + r)
【右侧】物理概念：
电动势 E：非静电力做功能力
内阻 r：电源内部电阻
路端电压 U：外电路电压
能量守恒：EIt = I Rt + I rt
教学反思
成功之处
1. 以手电筒变暗的生活现象导入，有效激发了学生的学习兴趣和探究欲望，实现了从生活走向物理的教学理念。
2. 实验探究环节组织有序，学生动手参与度高，通过真实数据发现规律，增强了知识的生成性和可信度。
3. 运用能量守恒思想推导定律，提升了学生的科学思维层次，避免了机械记忆公式。
不足之处
1. 个别小组在连接电路时出现电压表接错位置的问题，说明实验前的示范还不够充分，下次应增加实物投影演示环节。
2. 对于“非静电力”这一抽象概念，部分学生仍感到困惑，需进一步寻找更直观的类比或动画辅助理解。
3. 课堂时间较为紧张，部分学生未能充分完成U-I图像的精确绘制，可考虑将图像分析部分适当延展至下一课时练习中。