《闭合电路欧姆定律》教学分析

闭合电路欧姆定律教学分析在恒定电流的教学中，闭合电路欧姆定律是教学的重点，它是在学生学习了一段纯电阻电路中决定电流大小规律的基础上，进一步来学习含有电源在内的闭合电路中决定电流大小的规律。闭合电路欧姆定律的教学有三个要点：一、建立电动势的概念电动势是描述电源特性的物理量，教学中要从认识电源的作用入手，由两个方面引导学生认识电源在闭合电路中的作用，从中引入和建立电动势的概念。首先从电源是向电路提供和保持电压的装置的角度说明，在两极间保持一定的电压是电源的特性，不同的电源在断路时保持两极间电压大小的本领是不同的，为此引入电动势的概念，并使学生明确电动势即是用来描述电源这一本领大小的物理量。同时向学生指出一个电源电动势的数值，即是电源断路时两极间电压的大小。在此基础上，为了使学生进一步认识电源向内、外电路提供电压的特点，可以演示如图所示可拆电源的实验。演示要点是：（1）分别改变外电阻R和电源内电阻r，让学生观察电压表 V外和V内示数发生变化的现象，引导学生从中认识到：电源向内、外电路提供电压的大小是跟外电阻R和电源内电阻r有关的。（2）向学生指出一个电源的内电阻一般可视为是一定的，之后让学生观察电压表V外和V内随外电阻R变化的情况，从中认识到：当外电阻R增大（或减小）时，外电压增大（或减小），内电压减小（或增大）。（3）引导学生分析实验中所记录外电压和内电压的数值，从中认识到：无论外电阻R为何值，外电压U外和内电压U内之和保持不变，都等于电源的电动势，即 = U外U内。进而再从能量转化的角度说明，电源是把其它形式的能转化为电能的装置，引导学生从能量转化的角度分析 = U外U内的物理意义，由U外和U内分别表示了1库仑的电荷通过外电路或内电路时，电流做功所消耗的电能，从中认识到：电动势的数值即表示了1库仑的电荷通过电源时，电源中其它形式的能转化为电能的数值，由此可使学生进一步认识到：电动势也是表征电源把其它形式的能转化为电能的本领大小的物理量。对于电动势的教学，还需指出两点：1目前的中学教材中，对电动势的概念作了低调处理，只是从定性的角度讲述电动势的概念，说明电动势数值的物理含义，不要求从非静电力做功的角度讲述电动势的定义，教学中要注意把握这一教学要求。由于电动势是一个重要的概念，如果学生程度较好，为了帮助学生更好地理解这一概念，教学中也可向学生渗透如下的思想：电源工作时，能够不断地把正电荷由一个极板搬运到另一个极板，从而使一个极板总聚积着正电荷，形成电势较高的正极，另一个极板因不断的失去正电荷而总聚积着负电荷，形成电势较低的负极，从而使学生能够理解为什么电源两极之间总保持着一定的电压。另外，还可以向学生说明，在搬运正电荷的过程中，要克服电场力做功，使正电荷的电势能增加，正电荷所增加的电势能，即是在搬运电荷的过程中，克服电场力做功所消耗的其它形式的能转化而来的。在外电路中，正电荷由电源正极向负极定向移动的过程中，电场力对正电荷作正功，又使正电荷的电势能减少，这就是通常所说的电流通过用电器做功所消耗的电能。这样又使学生能够进一步理解电源如何把其它形式的能转化为电能的。2电动势和电压是两个完全不同的概念，学生往往将这两个概念混淆，教学中要注意从能量转化的角度说明它们的区别，使学生懂得这两个概念分别联系着两个不同的能量转化过程。二、认识闭合电路中决定电流大小的规律闭合电路欧姆定律揭示了决定闭合电路电流大小的规律，讲述这一规律时，要注意学生的认知特点：由把一段纯电阻电路作为研究对象转移到以闭合电路为研究对象，学生是需要一个认识过程的，在这个认识过程中，学生常犯的典型错误往往表现在：外电压和内电压常分不清，电压和电动势混为一谈，搞不清闭合电路和一段电路中形成电流的条件有什么不同等。所以在讲述闭合电路欧姆定律时要突出两点。1闭合电路中形成电流的条件是必须有电源，即有电动势。2推导闭合电路欧姆定律的公式时，要突出明确研究对象及其相应所遵循的规律。即 研究对象 规律外电路（纯电阻R） U外 = IR内电路（纯电阻r） U内 = Ir 闭合电路 = U外U内根据上述关系导出闭合电路欧姆定律的公式： I = 对这一规律的认识，需向学生强调两点：（1）公式中的和r是由电源决定的电路参量，R是由外电路的结构决定的电路参量。（2）上述公式的适用条件：只适用于外电路为纯电阻的情况，顺便向学生指出公式=U外U内不受此限制，是普遍适用的。三、正确认识电路的三种状态的特点作为闭合电路欧姆定律的应用，首先要引导学生正确认识电路的三种状态。对此应使学生明确三点：1电路的状态是用外电压路端电压和总电流来描述的。2电路三种状态的特点应引导学生从下表所列的几个方面认识电路三种状态的特点：电路状态外电阻总电流总电压通路R外0I=R外IU端=Ir=R外U端断路R外I=0U端=短路R外=0I=U端=03电路状态的图象描述由U端 = Ir画出端电压U端随总电流 I变化的图象，形象地描述了电路的状态，要引导学生从如下三个方面认识这一图线的物理意义。（l）图线与纵轴的交点，表示了电路的断路状态，图线的纵轴截距等于电源的电动势。（2）图线与横轴的交点，表示了电路的短路状态，图线的横轴截距等于电路的短路电流，该图线斜率的绝对值等于电源的内电阻。（3）图线上其它的点，分别表示了电路不同的通路状态，其中各点（如P点）的横坐标和纵坐标，分别为各通路状态的端电压和总电流，各点与原点O连线的斜率为各通路状态下外电路的总电阻。在电路状态的教学中，要突出向学生强调的是：在通路状态下，当外电路电阻发生变化时，除电源的电动势和内电阻保持不变外，电路中各部分电流、电压和电功率的分配都将随之发生变化，对此不仅要使学生有充分的认识和理解，而且要培养学生掌握正确分析这一动态变化过程的能力，这也是闭合电路欧姆定律教学的难点。教学中可以通过分析例题，使学生掌握分析的思路和方法。例：如图电路中，当变阻器R的滑片P向下移动时，电路中的电压表V1、V2和电流表A1、A2的示数是如何变化的？通过讲述例题，应让学生明确如下对电路作动态分析的思路：RR外 I总=即A1示数变大U端=I总r即V1示数变小（1）先分析总电流和端电压的变化。即 （2）分析电路中各部分电压、电流的变化时，一般讲：固