研究闭合电路欧姆定律教学设计1.doc

六 闭合电路欧姆定律教学设计武汉市实验学校 纪先发一、教材依据人教版物理教材（必修加选修）第二册第十四章 第六节 闭合电路欧姆定律（一）教材分析：“闭合电路欧姆定律”是高二物理必修加选修恒定电流第六节的内容。本节课是在学习了部分电路欧姆定律、电阻定律、电功和电功率基础上进行的，可说是部分电路欧姆定律的延伸，是分析各种电路（感应电动势的电路、交流电的电路）的基础，是电学的基本规律之一。也是本章的教学重点。而且，本节教材展示了物理学科的特点实验科学，体现了用实验手段研究物理问题的思想方法。（二）学情分析：高二年级学生已学习了电场、欧姆定律、电功率、能量守恒定律等知识，具备了一定的知识基础，具有一定的观察能力、逻辑推理能力和实验能力。愿意分享学习收获和感受，具有团队精神，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。（三）教学策略：创设物理情景，激发探究精神；启发引导，合作学习，交流分享；分组实验，分析处理实验数据，得出结论。二、设计思想（一）培养学生的科学探究能力： 遵循“提出问题猜想与假设设计实验与收集数据分析与论证评估” 的科学探究程序，通过探究式学习活动，经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想与精神。本节课主要任务是研究闭合电路欧姆定律，设计思路是：提出问题电源的电动势与外电压、内电压三者之间有什么关系；猜想与假设电源的电动势等于（大于、小于）外电压与内电压之和；设计实验与收集数据用可调内阻电池、电压表、电阻箱等器材进行实验并记录数据；分析与论证分析处理实验数据，得出结论；评估分析假设与实验结果间的差异，对实验结果进行解释和描述，尝试改进实验方案、减小误差的方法。（二）培养学生的自主学习能力：以建构主义学习理论为指导，引导学生发现、探究、归纳物理概念和物理规律，营造“自主、合作、探究、分享”的课堂学习氛围，追求“智慧、鲜活、有效”的课堂效益，让学生体验学习成功的快乐。充分发挥学生已有的知识和能力，使教学贴近学生最近发展区，充分调动学生学习的主动性，有效启发学生创造性思维，培养自主学习能力。（三）培养学生的逻辑推理能力：在学生通过实验得出：电源电动势等于内外电路电压之和后，让学生自己推导出闭合电路路姆定律；在研究闭合电路中的功率时，引导学生根据能量守恒的知识、闭合电路欧姆定律、部分电路特点推理得到闭合电路的功率关系。（四）提高学生的科学素养：通过实验探究获取物理知识，提高科学探究兴趣与能力，养成尊重事实、尊重规律的思维习惯，增强实事求是的科学精神。三、教学目标（一）知识与技能1.知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。2.理解电源的电动势等于内、外电路上电压之和。3.理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题。4.理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。5.理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。（二）过程与方法1.通过分组实验研究电源的电动势与外电压、内电压之间的关系，培养学生利用实验探究物理规律的科学思想方法。2.通过研究路端电压与电流关系的公式、图线及图线的物理意义，培养学生用多种方式分析物理问题能力。3.通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。（三）情感、态度与价值观1.通过实验探究过程，培养学生的科学素养和科学精神。2.通过分析内、外电压变化关系，了解自然界普遍联系的哲学思想。3.通过分析闭合电路的功率关系，让学生进一步了解能量守恒思想。四、教学重点1.电源的电动势与内、外电压的关系2.闭合电路欧姆定律3.应用闭合电路欧姆定律讨论路端电压、输出功率等随外电阻变化的规律五、教学难点1.电源的电动势等于外电压、内电压之和2.路端电压与电流（或外电阻）的关系六、教学资源干电池（1.5V），铅蓄电池(6V)，水果电池，数字多用表，可调内阻电池，小灯泡，电键和导线若干，多媒体辅助教学及其设备七、教学过程（一）新课导入演示实验一：展示闭合电路，导入新课用导线把电源和小灯泡连接起来就构成了一个闭合电路。观察灯泡发光，思考在闭合电路中电源的作用。师：在闭合电路中，电源的作用是什么？生：维持电源两端电压，保持电路中有持续电流。师：从能量转化的角度看，电源起什么作用呢？生：输出电能！师：电源输出的电能是怎样来的？生：把其他形式的能转化为电能。师：对！电源是把其他形式的能转化为电能的装置。师：为了描述不同电源转化能量本领的大小，物理学中引入一个物理量电动势，单位与电压单位相同。电源的电动势可以用电压表来测量。最简单的方法是把电压表直接与电源正负连接，读出电压表示数，即为电动势大小。（二）新知导学1、电动势：电动势是反映电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量，数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压，由电源本身性质决定。学生实验一：用电压表测量电源电动势的大小。设计思路：要求学生用电压表测量电池没有接入电路时两极间的电压：水果电池、干电池、铅蓄电池、可调内阻铅蓄电池。并引导学生由测量结果得出：不同的电池两极间的电压不同，指出两极电压不同的物理意义，引出电动势的概念，进而得出：电动势由电源本身性质决定。让学生掌握知识的同时，学会通过观察实验、分析、类比获取物理知识的方法。2、研究内、外电压与电源电动势的关系。闭合电路中，内、外电阻改变都会引起内、外电压发生相应的变化；内、外电压之和是一个恒量，等于电源电动势，。这个结论不能直接告诉学生，要让学生猜想和假设，然后通过实验研究来分析论证假设的正确性。设计思路：利用可调内阻电池的装置分组实验用电压表测量电源的电动势，将电源接上外电路，改变内阻r、外电阻R的阻值，测出内电压、外电压等各项数据，并填入表格中。用投影仪把每组实验数据投影出来，由学生代表来分析论证，得出结论。展示闭合电路：在闭合电路中，电源外部的电路叫外电路，其两端电压叫外电压；电源内部的电路叫内电路。电源对电流有阻碍作用，称为电源的内阻,内阻两端电压叫内电压。(介绍几个概念：外电路、内电路、外电压、内电压、外电阻、内电阻)师：在闭合电路中，电源电动势、外电压、内电压三者之间有没有什么关系吗？请同学们大胆猜想。生（甲）：当电源接入电路时,电流流过内、外电阻，内、外电路都有了电压，我猜测电源的电动势等于内、外电压之和。生（乙）：我觉得电源的电动势大于内、外电压之和。生（丙）：我猜想电源的电动势小于内、外电压之和。师：有的同学认为电源的电动势等于内、外电压之和，有的认为大于，有的认为小于，可能还有其他的猜想，那怎样检验我们的猜想是否正确呢？生：通过做实验，测出电源的电动势，内、外电压的大小，来比较它们的大小关系。师：很好。桌上已经摆好了实验需要的器材：可调内阻电池，数字电压表，电阻箱，开关和导线等。演示实验二：观察可调内阻电池的内阻变化师：请同学们观察，当向可调内阻电池打气时，液面下降，电池内阻如何变化，为什么？生：电阻增大，根据电阻定律，液面下降，横截面积变小，电阻变大。师：屏幕展示实验电路图，观察哪个电压表测量外电压，哪个电压表测量内电压？可调内阻电池的电动势怎么测量。生：V1测量外电压，V2测量内电压。当开关断开时，V1测量的是电源的电动势大小。师：两根探针插在电源内部，靠近电极，与之连接的电压表测量的是电源的内电压。师：现在对照电路图连接电路开始实验，并记录好实验数据，做好实验数据的分析和处理，得出你们的实验结论。教师边看边指导同学们做实验学生实验二：研究闭合电路中电源电动势与内、外电压的关系实验表格：= 外电压(V)内电压(V)(V)相对误差（%）误差范围：学生做完实验，分析实验结果：师：现在请各小组派代表来展示你们的实验结果，分析你们的实验数据，阐述你们的实验结论，检验你们的猜想是否正确。生（代表）：展示实验数据，分析结果。内、外电压之和等于电源的电动势，计算测量数据的的误差在5%的范围之内。因此，在误差允许的范围内，电源的电动势等于内、外电压之和。我们的猜想正确。师：从实验数据能看出误差特点吗，本实验的误差有何特点呢生（代表）：从实验数据表明，我们也得到了内、外电压之和等于电源的电动势实验结论。我们发现误差很有规律性，内、外电压之和总是略小于电动势，没有出现大于的情况。说明这是个系统误差，我们仔细观察可调内阻电池，发现电极和探针之间是有电阻的，这个电阻两端的微小电压没有计入内电压，导致测量的内电压偏小。师：很好，你们的结论和分析论证符合实验事实，找到了正确的答案，也检验了你们的猜想正确与否。在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电压之和。在科学研究中，我们会面临未知世界的许多未知问题，怎样来认识这些问题呢？其基本方法是大胆提出猜想与假设，设计实验进行研究，根据实验数据进行分析和论证，从而检验猜想与假设的正确性。今天同学进行了一次成功的科学探究活动，得出了电源的电动势等于内、外电压之和的结论，同学做得非常好。3、闭合电路欧姆定律设计思路：让学生用学过的部分电路欧姆定律和上面的推导出闭合电路欧姆定律，提高学生的推理能力。师：能根据所学的知识推出闭合电路中的电流与电源电动势、外电阻、内电阻之间的关系吗？试一试生：因为 所以得到，此式表明：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。师：正确，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律，是电学的基本定律之一。4、路端电压跟负载的关系设计思路：提出问题对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，分析得出电路中的路端电压与电流有何关系？让学生根据书上143页的实验分组研究、讨论、得出结论，提高学生的实践能力；教师总结后，再引导学生用公式法、图象法再进行分析，培养学生用多种方式分析物理问题能力。学生实验三：研究路端电压跟负载的关系学生观察并回答实验现象：当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。教师总结：根据闭合电路欧姆定律分析路端电压与电流的关系。（1）当外电阻增大时，根据 可知，电流减小（和为定值），内电压减小，可知路端电压增大。特例：当外电路断开时，则有（2）当外电阻减小时，根据 可知，电流增大，内电压增大，可知路端电压减小。特例：当外电阻（短路）时，内电压，路端电压。（3）关系图像：是一条向下倾斜的直线。 直线与纵轴交点的纵坐标表示电源电动势的大小（，）直线与横轴的交点的横坐标表示电路短路电流的大小（，）直线的倾斜程度跟内阻有关，内阻越大，倾斜的越厉害（）5、闭合电路中的功率闭合电路中的功率：设计思路：引导学生推导出公式后，让学生分小组讨论公式的物理意义（说明了电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内阻发热上，转化为内能；电源的电动势越大，电源提供的电功率就越大，这表示电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大。）选代表回答。提高学生分析问题的能力，培养学生合作精神。 （三）新知导练投影教材例题1：如图所示电路中，电动势E=1.5 V，外电阻R=1.38 ，内阻r=0.12 ，求电路电流和路端电压。（I=1 A； U=1.38 V）说明路端电压随外电阻变化的根本原因是由于电源有内阻，若电源的内阻r=0，这样的理想电源，它的路端电压不随外电阻的变化而变化，初中讨论的都是这样的电源.但是实际中的电源都有内阻，正是由于r0，才导致了路端电压随外电阻的变化而变化。投影教材例题2，如图所示R1=14 ，R2=9 ，当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1=0.2 A；当开关S切换到位置2时I2=0.3 A，求电源的电动势和内阻。（ r=1 ， E=3 V）说明这道例题为我们提供了一种测量电源的电动势E和内阻r的方法。（四）新知导结引导学生小结：通过本节课的学习，我们知道了电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压；通过实验研究得出了电源的电动势等于内、外电路上电压之和；理解了闭合电路欧姆定律及其公式，会解决有关的电路问题；通过实验得出了路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道了这种关系的公式表达和图线表达，并会分析、计算有关问题；理解了闭合电路的功率表达式，知道了闭合电路中能量的转化关系。八、课外作业1、必做：练习四、习题A组10题2、选做：习题B组3题3、预习实验十：测定电源的电动势和内阻九、板书设计1、电动势：电动势是反映电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量，数值上等于电源没有接入电路时两极间