《闭合电路的欧姆定律》教案2

闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 一 教学目标一 教学目标 一 知识与技能 1 能够推导出闭合电路的欧姆定律及其公式 知道电源的电动势等于内 外电路上电 势降落之和 2 理解路端电压与负载的关系 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 3 掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点 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 4 熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题 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 通过演示路端电压与负载的关系实验 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 2 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 通过本节课教学 加强对学生科学素质的培养 通过探究物理规律培养学生的创新精 神和实践能力 二 重点二 重点 1 推导闭合电路欧姆定律 应用定律进行有关讨论 2 路端电压与负载的关系 三 难点三 难点 路端电压与负载的关系 四 教学方法四 教学方法 三疑三探 教学法 五 教学过程五 教学过程 一 引入新课 教师 前边我们知道电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置 只有 用导线将电源 用电器连成闭合电路 电路中才有电流 那么电路中的电流大小与电动势 电阻有什么关系呢 电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢 今天我们就探究这方 面的知识 二 进行新课 1 请同学们先快速地阅读课文 自主探究下面的问题 6 分钟时间 1 闭合电路是由哪两个部分组成的 在外电路中 沿电流方向 电势如何变化 为什么 在内电路中 电流沿什么方向 2 闭合电路的欧姆定律的内容是 表达式 电动势 E 与内外电路的电压的关系是 3 路端电压与负载的关系 路端电压 U E Ir 对于给定的电源 其 和 是一定的 当负载 R 变大时 路端电压 U 将怎么变 2 解疑合探 找一位同学把自探的答案展示出来 其他同学进行评价 老师问 请同学们把自己在自主学习过程中遇到的问题或疑惑提出来 学生对问题的 表述可能不准确 老师再把学生提出的疑问筛选后以问题的形式板书到黑板上 问题一 闭合电路中的能量是怎样转化的 如何推导出闭合电路的欧姆定律 问题二 闭合电路中路端电压与负载有什么关系 路端电压 U 随回路电流 I 的变化关 系图像有何特点 老师 请同学们对以上问题进行分组讨论 提出要求 小组讨论要积极 合作交流凝 聚小组智慧 讨论时间 10 分钟 8 分钟后找同学上台展示本组的探究结果 在学生分组讨论期间 老师做好巡回指导 对成绩偏差的小组可以适当的进行提示 到时间后找学生进行展示 找中等生或中等偏下生展示 其他同学准备进行补充和评 价打分 如果学生补充仍不完整的教师再进行点拨补充 并对重点知识进行强调 学生的展示情况可能如下所示 问题一 设电源电动势为 E 内阻为 r 外电路电阻为 R 闭合电路的电流为 I 则在 t 时间内 外电路中消耗的电能 E外 I2Rt 内电路中消耗的电能 E内 I2Rt 电源中非静电力做的功 W Eq EIt 根据能量守恒定律可知 W E外 E内 即 EIt I2Rt I2rt 整理得 E IR Ir 或者 I E R r 总结指出 这就是闭合电路的欧姆定律 1 内容 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 这个结论叫做闭合电路的欧姆定律 2 公式 I E R r 3 适用条件 外电路是纯电阻的电路 根据欧姆定律 外电路两端的电势降落为 U外 IR 习惯上称为路端电压 内电路的 电势降落为 U内 Ir 代入 E IR Ir 得 E U外 U内 学生有可能会忽视定律的适用条件 教师可以在这里强调一下 闭合电路的欧姆定律 适用于纯电阻电路 该定律是根据能的转化与守恒导出的 它是能量守恒在恒定电流中的 体现 因此该定律是很重要的定律之一 问题二 对给定的电源 E r 均为定值 据 I 可知 R 增大时 I 减小 由 U E Ir 知路 E R r 端电压增大 当 R 减小时 由 I 可知 I 增大 由 U E Ir 得路端电压减小 E R r 电源的 U I 图象 从图象可以看出路端电压与电流的关系是 U 随着 I 的增大而减小 图象的物理意义 直线与纵轴的交点表示电源的电动势 E 直线的斜率的绝对值表示 电源的内阻 对学生的展示进行评价后 老师可以提出 这是我们从理论上分析的结论 怎样通过 实验检验呢 学生思考并提出自己的方案后老师评价后展示出合理的实验电路图 实验 探讨路端电压随外电阻变化的规律 按电路图连接电路 调节滑动变阻器 改变外电路的电阻 观察路端电压怎样随电流 或外电阻 而改变 尽量让学生总结实验结论 当外电阻增大时 回路电流减小 路端电压增大 当外电阻减小时 回路电流增大 路端电压减小 教师提出拓展问题 刚才我们讨论了路端电压跟外电阻的关系 请同学们思考 在闭 合电路中 当外电阻等于零时 会发生什么现象 当外电阻很大时 又会发生什么现象呢 问题 怎么应用闭合电路的欧姆定律解决问题呢 闭合电路欧姆定律的应用 投影例题 在图中 R1 14 R2 9 当开关处于位置 1 时 电流表读数 I1 0 2 A 当开关处 于位置 2 时 电流表读数 I2 0 3 A 求电源的电动势 E 和内电阻 r 让学生讨论三分钟以后找学生上台展示解题过程 老师再引导学生总结解答闭合电路问题的一般步骤 1 首先要认清外电路上各元件的串并联关系 必要时 应进行电路变换 画出等效电 路图 2 解题关键是求总电流 I 求总电流的具体方法是 若已知内 外电路上所有电阻的 阻值和电源电动势 可用闭合电路的欧姆定律 I 直接求出 I 若内外电路上有多个 E R r 电阻值未知 可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流 I 当以上两种方法都行不 通时 可以应用联立方程求出 I 3 求出总电流后 再根据串 并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电 压和电流 3 质疑再探 同学们对本节内容还有什么疑问吗 请提出来 4 拓展练习 1 在如图所示的电路中 R1 10 R2 20 滑动变阻器 R 的阻值为 0 50 当滑动触头 P 由 a 向 b 滑动的过程中 灯泡 L 的亮度变化情况是 A 逐渐变亮 B 逐渐变暗 C 先变亮后变暗 D 先变暗后变亮 2 在如图所示电动势为 V 的电源跟一个阻值 R 9 的电阻接成闭合电路 测得电 源两端电压为 1 8V 求电源的内电阻 3 如图所示 当滑动变阻器的滑动点 P 向右移动时 电流表 电压表的示数将如 何变化 4 有两节电池 它们的电动势分别为 E1和 E2 内电阻分别为 r1和 r2 将它们分别连成 闭合电路 其外电路的电流 I 和路端电压 U 的关系如图所示 可以判定 A 图象交点所示状态 两电路的外电阻相等 B E1 E2 r1 r2 C 图象交点所示状态 两电路的电阻相等 D E1 E2 r1 r2 5 7 A 灯与 B 灯电阻相同 当变阻器滑片向下移动时 对两灯明暗程度的变化判断 正确的是 A A B 灯都变亮 B A B 灯都变暗 C A 灯变亮 B 灯变暗 D A 灯变暗 B 灯变亮 三 课堂总结 点评 三 课堂总结 点评 本节我们主要学习了以下几个问题 1 电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压 电源电动势等于闭合电路内 外电阻上的电势降落 U内和 U外之和 即 E U内 U外 2 闭合电路的欧姆定律的内容及公式 3 路端电压随着外电阻的增大而增大 随着外电阻的减小而减小 4 路端电压与电流的关系式为 U E Ir 其 U I 图线是一条倾斜的直线 闭合电路欧姆定律 教师 投影 教材图 如图所示 闭合电路由内电路和外电路组成 教师 闭合电路是由哪几部分组成的 学生 内电路和外电路 教师 在外电路中 沿电流方向 电势如何变化 为什么 学生 沿电流方向电势降低 因为正电荷的移动方向就是电流方向 在外电路中 正 电荷受静电力作用 从高电势向低电势移动 教师 在内电路中 沿电流方向在外电路中 沿电流方向 电势如何变化 为什么 电势如何变化 为什么 学生 代表 沿电流方向电势升在外电路中 沿电流方向 电势如何变化 为什么 高 因为电源内部 非静电力将正电荷从电势低处移到电势高处 教师 这个同学说得确切吗 学生讨论 如果电源是一节干电池 在电源的正负极附近存在着化学反应层 反应层 中非静电力 化学作用 把正电荷从电势低处移到电势高处 在这两个反应层中 沿电流方 向电势升高 在正负极之间 电源的内阻中也有电流 沿电流方向电势降低 教师 投影 教材图 如图所示 内 外电路的电势变化 闭合电路的电势 教师 引导学生推导闭合电路的欧姆定律 可按以下思路进行 设电源电动势为 E 内阻为 r 外电路电阻为 R 闭合电路的电流为 I 1 写出在 t 时间内 外电路中消耗的电能 E外的表达式 2 写出在 t 时间内 内电路中消耗的电能 E内的表达式 3 写出在 t 时间内 电源中非静电力做的功 W 的表达式 学生 1 E外 I2Rt 2 E内 I2rt 3 W Eq EIt 根据能量守恒定律 W E外 E内 即 EIt I2Rt I2rt 整理得 E IR Ir 或者 I E R r 教师 帮助总结 这就是闭合电路的欧姆定律 1 内容 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 这个结论叫做闭合电路的欧姆定律 2 公式 I E R r 3 适用条件 外电路是纯电阻的电路 根据欧姆定律 外电路两端的电势降落为 U外 IR 习惯上称为路端电压 内电路的 电势降落为 U内 Ir 代入 E IR Ir 得 E U外 U内 该式表明 电动势等于内外电路电势降落之和 2 路端电压与负载的关系 教师 对给定的电源 E r 均为定值 外电阻变化时 电路中的电流如何变化 学生 据 I 可知 R 增大时 I 减小 R 减小时 I 增大 E R r 教师 外电阻增大时 路端电压如何变化 学生 有人说变大 有人说变小 教师 实践是检验真理的唯一标准 让我们一起来做下面的实验 演示实验 探讨路端电压随外电阻变化的规律 1 投影实验电路图如图所示 研究路端电压 2 按电路图连接电路 3 调节滑动变阻器 改变外电路的电阻 观察路端电压怎样随电流 或外电阻 而改变 学生 总结实验结论 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 下面用前面学过的知识讨论它们之间的关系 路端电压与电流的关系式是什么 学生 U E Ir 教师 就某个电源来说 电动势 E 和内阻 r 是一定的 当 R 增大时 由 I 得 I E R r 减小 由 U E Ir 路端电压增大 反之 当 R 减小时 由 I 得 I 增大 由 E R r U E Ir 路端电压减小 拓展 讨论两种特殊情况 教师 刚才我们讨论了路端电压跟外电阻的关系 请同学们思考 在闭合电路中 当 外电阻等于零时 会发生什么现象 学生 发生短路现象 教师 发生上述现象时 电流有多大 学生 当发