【教学设计】《电源的电动势》（教科版）.docx

电源的电动势 教材分析闭合电路欧姆定律是全章的核心内容，初中学过部分电路欧姆定律，不考虑电源内阻对电路的影响，本节首先从电源入手，利用一个生活中常见的实际问题引入本课内容激发学生探究的兴趣。电动势的教学是个难点，为降低难度，教材回避了“非静电力做功”的说法，只是说“电源将其他形式的能转化为电势能的特性可以用电动势这个物理量来表征，它等于电源未接入电路时两极间的电势差”。闭合电路欧姆定律是整个电路计算的基础，应侧重其应用，适当提高要求，教材中分析了路端电压随干路电流的变化规律，还应教会学生电路变化的根本原因在于外阻的变化，讨论路端电压随外阻变化规律。 教学目标1.知道电动势和内阻是表征电源特性的物理量，知道电源电动势表征了电源将其他形式的能转化为电势能的特性，是一个确定的量；电源的内阻由电源结构决定，电源使用久了内阻会变大。2创设环境使得学生能够从差异中发现问题和矛盾、从实验探究中领悟物理概念的提出、理解电源的路端电压与电动势的关系，会解释测得的电源路端电压区别于电源电动势的原因。3理解闭合电路欧姆定律，并会用它来计算电路问题。 教学重难点1.重点：闭合电路欧姆定律1. 难点：应用闭合电路欧姆定律解决实际电路问题。 课前准备电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律多媒体课件、新旧干电池、各种干电池、多用电表、手电筒、小灯泡、开关、导线。 教学环节【课堂引入】问题：一天晚上，小聪和几个同学使用手电筒时发现，按一下开关，手电筒不亮!打开看看，小电灯泡没坏，也没有出现电路断路的情况；再用电压表直接接在干电池正负极间，测得的电压是1.3V，有电压为什么手电筒却不亮呢？ （教师在课前要准备两节用旧了的干电池，或进行多次短路放电，使其内阻尽可能大些）【课堂学习】学习活动一：认识电源的电动势活动：在电路断开时，用电压表分别测量1号、2号、5号、7号干电池两极间的电压和铅蓄电池两极间的电压，从测量数据找规律。 （教师可布置学生事先准备干电池，可同学合作，蓄电池由教师准备，教师还可以多准备一些不同种类的电池；电压表可直接用多用电表或教学演示用表）问题1：电池两极间的电压是怎样形成的？两个带正负电荷的导体之间有电势差，若连接一个小灯泡，会有电流流过，同时导体之间的电势逐渐减小，即只能形成瞬间电流；若用电池代替这两个导体，电路中就会有持续电流，这是由于电池的作用：它通过化学反应，不断地移动电荷，从而维持电池两极间的电势差。问题2：电池在电路中有什么作用？如何来恒量不同电池在电路中的作用？电池实质上就是将化学能转化为电势能的装置，电源将其他形式的能转化为电势能的特性可以用电动势这个物理量来表征。它等于电源未接入电路时两极间的电势差，常用字母E来表示。不同电源的电动势一般是不同的（生活中使用的1号、2号、5号、7号干电池的电动势相同，均为1.5V）；电源的电动势取决于电源本身，与用电器无关，干电池作用久了电动势会略变小一些，一般在电路分析过程中都认为电源电动势是恒定的。（认识生活中电池的电动势，知道前面活动中用电压表测量的电压即为电池的电动势）学习活动二：理解电源的内阻活动：如图连接电路，逐次闭合开关，观察灯泡亮度的变化。问题1：随着开关的闭合，灯泡逐渐变暗，用初中所学知识，认为电源电压不变，怎么会使得灯泡变暗呢？启示1：灯泡变暗的原因肯定是电压变小了，可用电压表并联在电源两端，观察当开关逐次闭合时电压是否变小。启示2：假定在干路中串联一只电阻R0，逐次闭合开关，灯泡的亮度会变化吗？变化的原因是什么？由此可得到什么启示？结论：电源的内部也是一段电路，也有电阻，它被称为电源的内电阻，简称内阻。学习活动三：学习闭合电路欧姆定律启示：在初中物理中，我们一直忽略电源内阻，把电源看成理想电源，由此认为电源两端电压与电动势大小一样，外电路的电阻R就是整个电路的电阻。现在我们需要考虑电源内阻，整个电路的电流由什么确定？整个电路的欧姆定律应该是什么形式？当电流流过电源内部时，在内电阻r上会有电势降落Ir，称为内电压U，即U=Ir；在电源外部，电流由电源正极流向负极，在外电路上也有电势降落IR，习惯上把它称为路端电压或外电压U，即U=IR。电流在整个闭合电路上的电势降落为UU，在电源的作用下，电源两极间维持着一定的电势差，当电路中没有电流时，两极间的电势差的数值等于电动势。理论和实践可以证明，当电路存在着电流时，电源电动势等于闭合电路的电势降落之和，即又结论：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个规律称为闭合电路欧姆定律。理论探究：在前面“探究小灯泡变暗的原因”的活动中，我们已经发现：当逐次闭合开关时，外电路电阻变小，电路中的电流将变大，电源的内电压变大，路端电压也就变小，所以小灯泡变暗。问题1：电源的路端电压与外电路电阻的关系如何分析？UROE 其图象如图所示 RIU 当R时，即外电路断路，U=E 当R0时，即外电路短路，U=0问题2：整个闭合电路的内、外电压的关系可否有更简便的理解方法？整个闭合电路可简化为两个电阻，即外阻和内阻，它们串联分压，所分电压即电源的电动势，可用如图所示等效图理解。ErRERr问题3：闭合电路的路端电压与电流的关系图像（UI图像）应是怎样的图线？由闭合电路的路端电压与电流的关系图像可求出哪些物理量？图像反映出怎样的物理规律？由可知，闭合电路的路端电压与电流的关系图像是一条倾斜直线，直线与纵轴交点的值表示电源电动势E，与横轴交点的值表示电源短路时的电流值I0，直线的斜率反映电源内阻r的大小。从图线不难发现，电流I增大时，路端电压降低，但在任何情况下都有。（课本例题分析；用闭合电路欧姆定律解释本节开头所做的手电筒实验中为什么小灯泡不亮）。例题：如图所示，表为理想电压表，当电阻读数为R1=2时，电压表读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5时，电压表读数为U2=5V求电源的电动势E和内电阻r.解析电压表所测的为路端电压，它随外阻的变化而变化，由闭合电路欧姆定律根据两次示数列方程组 SVE rR联立(1)(2)两式并代入数据解得 学习活动四：研究电路的动态变化根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见方法如下：1程序法：基本思路是“部分整体部分”即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律确定各部分量物理量的变化情况2直观法：整个电路可看成是外电阻和内电阻的串联电路，结合部分电路中R、I、U的关系可得两个结论：任一电阻R阻值增大，必引起该电阻中电流I的减小和该电阻两端电压U的增大任一电阻R阻值增大，必引起与之并联的支路中电流I并的增大和与之串联的各电阻电压U串的减小3极端法：因滑动变阻器引起电路变化的问题(限流电路)，可将滑片分别滑至两个极端去讨论；因电路故障引起的变化可这样理解，断路相当于该电阻增大至无穷大，短路相当于该电阻减小至无穷小 VAR1R2R3R4R5Erab例题1：在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5滑动触点向图中a端移动时（）AI变大，U变小BI变大，U变大CI变小，U变大DI变小，U变小解析滑片向a端移动，R5减小，外电路总电阻R也就减小，电路的总电流增大，路端电压减小，即电压表V的读数U变小，同时总电流的增大使R1与R3两端的电压增大，而路端电压，必减小，通过R2、R4和电流表的电流减小所以选项D正确例题2：如图所示，闭合开关S，电压表的示数为U，电流表的示数为I，现向左调节滑动变阻器R的滑片P，电压表V的示数改变量的大小为U，电流表的示数改变量大小为I，则下列说法中正确的是（ )AU/I变大BU/I变大C电阻R1的功率变大D电源的总功率变大解析变阻器与电阻R1并联后与电阻R2串联，当向左调节滑动变阻器R的触头P，变阻器电阻变大，故外电路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律，干路电流减小；U/I等于并联电阻，向左调节滑动变阻器R的触头P，变阻器电阻变大，故并联电路的电阻值变大，故A正确；将电阻R2与电源当作等效电源，故U/I表示等效电源的内电阻，是不变的，故B错误；干路电流减小，故并联部分电压U并=E-I（r+R2）增加，故电阻R1的功率变大，故C正确；干路电流减小，故电源的总功率P=EI减小，故D错误。正确答案AC 。【课堂小结】问题1：电源电动势是表征什么的物理量？问题2：什么现象说明电源存在内阻？电源使用久