第4章 第一节闭合电路欧姆定律 教案

《闭合电路欧姆定律》教学设计
一、教学目标：
1．物理观念：
（1）知道电动势是表征电源特性的物理量，它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压；从能量转化的角度理解电动势的物理意义。
（2）明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和。
（3）熟练掌握闭合电路欧姆定律的两种表达式和及其适用条件。
（4）知道路端电压随外电阻变化的规律。
2．科学思维：
通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学，使学生学会运用实验探索物理规律的方法。
3．科学探究：
通过路端电压与负载的关系探究实验，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。
4．科学态度与责任：
通过探究的过程培养学生实事求是严谨认真的科学态度，培养学生的创新精神和实践能力。。
二、教学重点、难点分析：
1．重点：闭合电路欧姆定律的内容；
2．难点：电动势的概念；应用闭合电路欧姆定律进行简单电路的分析计算。
三、教学方法：
实验演示，探究式教学
四、教学过程：
（一）情景导入 ：加油向未来视频（5分钟左右）
《加油！向未来》是央视综合频道推出的科学实验节目。节目中将物理、化学、生物等大型室内外科学实验转为益智答题。通过一个个或有趣、或惊险的科学实验来展现科学之奇、科学之美、科学之趣、科学之用，以最形象生动的方式展示科学实验，以最浅显易懂的形式解释科学原理。目前，第二季已经收官，大家可以在网络上搜索观看。
关于水果电池，大家肯定有很多问号？这节课我们先了解一些相关的物理知识，课后大家把问题汇总到刘文宇的水果电池研究性学习小组由他们帮我们解答，（他们水果蔬菜都带来了）
教师：同学们,现在用电器的种类越来越多,人们的生活已经越来越离不开电了。为了满足各种不同类型的用电器的需要，人们制作了各种不同类型的电源。（幻灯片展示）
电源、用电器、导线和电键就组成了一个可供电流流通的电路，咱们把这个电路叫做闭合电路。
为了研究问题的方便，咱们把闭合电路分为两部分。电源以外的部分叫外电路，外电路的电阻是R，外电阻两端的电压叫外电压，也叫路端电压。电源内部的电路叫内电路，内电路是由电源内部的化学物质组成的，这些化学物质也有电阻，叫做电源的内电阻，内电阻两端的电压叫内电压。
（二）．问题探究：（15分钟）（探究闭合电路内电压和外电压之间的关系）
如果想测量路端电压应该用什么仪器呢？（学生回答：电压表）怎么测量？（学生回答：把电压表并联在外电阻的两端）
内电压如何测量呢？我这儿有一种特殊的电源，叫可调内阻电源。它有四根接线柱。外侧的两根接线柱分别是电源的正极和负极。内侧的两根接线柱是插入电源内部的两根探针。在两根探针上接上电压表可以直接测量内电压。
1 2 3 4
U内



U外



现在我们连接电路并记录实验数据。分析实验结果可以发现什么规律呢？
学生：在误差许可的范围内，内、外电压之和是一个常数。
教师：咱们把这个常数用E来表示，单位是伏特（v）。
在这个实验中，E的数值与哪些实验器材有关呢？
引导学生分析：E的数值只与电源有关，是表示电源特征的物理量。我们把它叫做电源的电动势
那么电源的电动势表示了电源的什么特征呢？
咱们需要对这个电路进行更深入的分析。电荷在电路内循环不息的运动，类似于咱们小时侯玩过的儿童滑梯。（课件展示，引导学生进行类比）类比结束引导学生更深入的研究电路内能量的转化过程。
电源的电动势是表征电源把其他形式的能量转化为电能的本领大小的物理量。
干电池是把化学能转化为电能，发电机是把机械能、核能等转化为电能的装置。不同类型的电源电动势大小是不一样的。展示干电池，规格是1.5v的，用电压表测量两端的电压，电压表示数是1.5v；用电压表测量刚才用到的可调内阻电池两端的电压，电压表示数是2.0v。可见，电源的电动势等于电源没有接入电路时电源两端的电压。
（三）．规律总结 （5分钟）
问题设计：如图所示电路中电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，试求电路中的电流I
引导学生推导：
∵E=U+U′
而U=IR　 U′=Ir
∴ E=IR+Ir
或者写成
其中，R+r表示整个电路总电阻，R为外电路总电阻，r为内阻，I为闭合电路总电流。
上式表明：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路欧姆定律。闭合电路欧姆定律的适用条件是纯电阻电路。
（四）．新知应用（5分钟）
闭合电路确定了电流与电动势和内外电阻之间的关系。在这些量中，电源的电动势和内电阻一般是不变的，当电路状态（外电阻）变化时，通过测量电流或电压就能求出电源的电动势和内电阻。给出仪器：电动势和内阻未知的电源一只，电流表一个，电阻箱一个。请学生设计实验如何测量电源的电动势和内阻。
学生画出实验电路图。
例题：在如图5所示的电路中，R1=14.0Ω，R2=9.0Ω，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1=0.20A；当开关S板到位置2时，电流表的示数为I2=0.30A，求电源的电动势和内电阻。
（E＝3.0V，r＝1.0Ω）
（五）．拓展提升（12分钟）
路端电压与负载之间有何关系呢？
实验结论：
当负载电阻R增大时，电流I将减小，则电源内阻上的电势降Ir将减小，所以路端电压U增大，所以路端电压U随外电阻的增大而增大。
引导学生分析：
由得 路端电压表达式为
可见，电源的电动势和内阻r是一定的，当负载电阻R增大时，由知电流I将减小，由知路端电压增大；相反，当负载电阻R减小时，电流I增大，路端电压减小。（培养学生分析推理能力）
学生设计实验，用传感器实验演示外电路电阻变化时，路端电压与电流的关系。
分析两个特例：
（1）短路
当R→0时，I→E/r，可以认为U=0，路端电压等于零。这种情况叫电源短路。发生短路时，电流强度叫短路电流，，一般，电源的内阻都比较小，所以短路电流很大。一般情况下，要避免电源短路。
（2）断路
当R→∞，也就是当电路断开时，I→0则U=E。当断路（亦称开路）时，路端电压等于电源的电动势。
说明：在用电压表测电源的电压时，有电流通过电源和电压表，外电路并非断路，这时测得的路端电压并不等于电源的电动势。只有当电压表的电阻非常大时，电流非常小，此时测出的路端电压非常近似地等于电源的电动势。
例题：100页例题
（六）．总结布置作业：（3分钟）
1．学习本节课文。
2．课后练习第（5）题做在作业本上。
3.研究性学习调查：废旧电池的回收和处理。
五、教学反思：
本节课以实验为探索问题的基础，引导学生注意观察、学会观察，发展观察力，同时改分组实验为随堂分组实验，辅之于问题讨论法、引导――发现法，多媒体模拟，让学生积极主动的探求科学结论，成为知识的探索者和发现者，从而在获得知识的同时发展能力。通过提出问题，配合演示实验、学生分组探究性实验及计算机模拟过程引导学生观察、分析、讨论结合理论推导，总结得出结论。再通过课堂的练习，检测学生学习情况，并及时进行反馈，较好的完成了本节课的教学任务。
学生的最大问题出在了电路动态分析以及计算时不能规范解题过程，导致带错数据，要提醒学生注意下标。
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