《欧姆定律》教学案例

1 欧姆定律欧姆定律 教学案例教学案例 一 教学目标一 教学目标 知识目标 1 掌握部分电路和全电路欧姆定律及其表达式 并能熟练地运用解 决有关的电路问题 2 理解电源的外特性 能用其分析 计算有关问题 能力目标 1 通过观察 培养学生观察事物和总结归纳问题的能力 2 通过本节的教学 培养学生分析问题和解决问题的能力 德育目标 培养学生严谨细致 一丝不苟 实事求是的科学态度和探索精神 二 教学重点二 教学重点 部分电路及全电路欧姆定律的理解和应用 三 教学难点三 教学难点 应用全电路欧姆定律讨论电源的外特性 教材分析教材分析 欧姆定律是 电工学 的重点 此内容安排在学生学习了电流 电压 电动势和电阻等概念之后 这既符合学生由浅入深 由简单 到综合的认识规律 又保持了知识逻辑结构的系统性 其反映了这 些量之间的相互关系 是电工学中最基本的定律之一 它不仅是学 习直流电路 交流电路的基础 也是学习电工专业其他技术基础课 和专业课的重要基础理论 2 学生情况分析学生情况分析 1 学生认识事物的特点是 开始从具体的形象思维逐步向抽象逻辑 思维过渡 但思维过程常常与感性经验相联系 仍需具体形象来支 持 2 学生在没有学习本节知识之前 已了解了电流 电压 电动势 电阻的概念 初中也学习过部分电路欧姆定律及相关问题分析计算 具备学习本节内容的基础知识和基本能力 然而应用全电路欧姆定 律分析电源的外特性 对于学生来说有一定的难度 3 此班学生学习积极性高 基础较好 少部分同学对综合性问题的 理解能力稍差 教学方法教学方法 1 通过演示实验引出学生暂时还无法解释的新问题 激发了学生探 求新知识的兴趣和动机 为突破难点提供了良好的情境 2 教师通过直观教学 利用多媒体技术演示强化学生感性认识 从 而达到理解的目的 3 考虑学生的认知特点 引导学生仔细观察 激励学生积极思考 尽可能地让学生运用物理思想方法主动地去探索全电路欧姆定律的 本质 教师在适当的时候作点拨 启发 梳理 归纳 概括 如此 既有利于学生主动构建新知识 又有利于学生创新意识的培养 四 教学内容 方法 过程四 教学内容 方法 过程 1 组织教学 展示教学目标 2 分钟 投影片展示本节课的教学目标 重难点及学法指导 安定课堂 3 秩序 集中学生注意力 一 教学目标 二 重难点 三 学习方法指导 对于本节课的内容 学生一般性地了解识记欧姆定律是比较容 易的 但要透彻地理解几个物理量的关系 在学习方法上 一是对 学生多提问 多设疑 从而有了探究问题和学习的动力 而问题的 解决恰好是建立新的知识结构的过程 从而培养了学生发现问题 分析问题 解决问题的能力 二是在让学生较深刻理解全电路欧姆 定律之后 通过对电源外特性及典型问题的剖析 达到巩固提高的 目的 2 复习旧课 5 分钟 教师设问 学生回答 为讲解欧姆定律导出公式的意义铺垫 电阻定律的内容及其表达式 导体的电阻跟导体的长度成正比 跟导体的横截面积成反比 并与 导体的材料性质有关 S l R 电动势的概念及符号表示 在电源内部 电源力将单位正电荷从电源负极 b 移到正极 a 所做的 功叫做电源的电动势 用符号 E 表示 3 创设情境导入 3 分钟 在前面的课程中 我们已经学习了电压 电流 电动势和电阻 4 这几个物理量 那么它们之间是否存在一定的关系 关系又是怎样 的呢 这就是我们今天要学习的内容 欧姆定律 4 新课教学 讲解定律应用的范围 通过演示实验 引出部分电路欧姆定律内容 及表达式 板书 一 部分电路欧姆定律板书 一 部分电路欧姆定律 1 部分电路 不含电源的电路 部分电路 不含电源的电路 实验 控制变量法 在研究电流与电压关系时 保持电阻不变 通过改变电压 观察电流是如何变化的 在研究电流与电阻关系时 保持电压不变 通过改变电阻 观察电流是如何变化的 2 内容 流过电阻的电流 内容 流过电阻的电流 I 与电阻两端的电压与电阻两端的电压 U 成正比 与电阻成正比 与电阻 R 成反比 成反比 3 表达式 表达式 I R U 教师设问 定律表达式是否还可变形成其他形式 学生回答 该定律表达式还可变形成 U IR R I U 教师设问 根据式 R 是否 降低 也降低 I U 学生回答 公式表象可能导致部分同学回答是 部分同学回答不是 或不清楚 教师设问 如果电压降到零 是否电阻也为零 学生讨论 矛盾产生 肯定答案 否定答案皆有 教师点拨 式 R 只是欧姆定律的导出公式 电阻定律的定义式 I U 5 在上一节已经涉及到了 对于金属导体而言 电阻只与导体 S l R 本身的材料 粗细 长度有关 这些因素一旦确定 导体的电阻就 确定了 所以电阻是客观存在的 它不随导体两端电压大小而变化 对于同一电阻来说 电压与电流的比值不会改变 电压增高 电 I U 流增大 电压降低 电流减小 课件展示 线性电阻电压电流关系曲线画法及图形 二 电压电流关系曲线二 电压电流关系曲线 在上个实验中 当保持电阻不变 改变其两端电压 使其分别 为 2V 4V 6V 观察电流表读数分别为 0 2A 0 4A 0 6A 若我 们以电流为横坐标 电压为纵坐标在直角坐标系中可画出电阻的电 压 电流关系曲线 学生观察 得出结论 电阻的电压 电流关系曲线是条直线 线性电阻 电阻的电压 电流关系曲线是条直线时 该电阻称 线性电阻 电阻的电压 电流关系曲线是条直线时 该电阻称 为线性电阻 为线性电阻 电阻用欧姆定律可以算出 R I U 10 6 0 6 4 0 4 2 0 2 可以看出电阻 是个常数 线性电路 由线性电阻及其他线性元件组成的电路称为线性电 线性电路 由线性电阻及其他线性元件组成的电路称为线性电 路 路 引出全电路欧姆定律 三 全电路欧姆定律全电路欧姆定律 6 上面我们所接触的电路均是不含电源的电路 那么含有电源的 电路 称为什么呢 遇到这样的电路 又该如何分析呢 接下来就 让我们来学习全电路欧姆定律 教师 强调该定律应用范围 全电路 指含有电源的闭合电路 全电路 指含有电源的闭合电路 教师设问 学生讨论 普通干电池电动势是 1 5V 那么把一节电压为 1 5V 的 1 号电池接入到如右图所示 电路中 它两极间的电压是 否还是 1 5V 呢 教师演示 实验 把一节电压为 1 5V 的 1 号电池接入如图电路中 开关 闭合前 电压表示数是 1 5V 开关闭合后 电压表示数变为 1 4V 实验表明 电路中有了电流后 电源两极间的电压减少了 教师讲解 电源的内部一般都是有电阻的 这个电阻称为电源的内 电阻 简称内阻 用字母 r 表示 课件展示 内电阻在电路图中的表示法 学生讨论 实验中为何电压减少了 教师引导学生总结 这是因为电流流过电源内部时 在内电阻上产 生了电压降 Ur Ur Ir 可见电路闭合时 U E Ur E Ir 即 I rR E E VS 7 课件展示 教师由直观的演示实验 引入所要研究的问题 并通过 归纳总结 启发学生得出定律表达式 以突出本节重点 2 在一个闭合电路中 电流强度与电源的电动势成正比 与电路中 在一个闭合电路中 电流强度与电源的电动势成正比 与电路中 内电阻和外电阻之和成反比 这个规律称为全电路欧姆定律 内电阻和外电阻之和成反比 这个规律称为全电路欧姆定律 3 表达式 表达式 I rR E 4 公式的其他形式 公式的其他形式 U E Ur E Ir 学以致用 选择此例题一方面巩固全电路欧姆定律 另一方面使学 生更深入的理解上面的概念 例 2 如图所示 已知电源电动势 E 220V R 100 r 10 求 1 电路中的电流 2 电源内阻上电压降 3 电源端电压 4 负载上的电压降 5 电源的输出电压 解 1 I 2A rR E 10100 220 2 Ur Ir 2 10 20A 3 U E Ur 220 20 200V 4 U IR 2 100 200V 5 U E Ur 220 20 200V 或 U IR 2 100 200V 四 电源的外特性四 电源的外特性 教师设问 学生回答 对于同一个电源的电路来说 当外电阻不变时 电路中各部分电压 保持不变 而当外电路变化时 负载电阻变化 是否将引起电路中 各部分电流 电压的改变 I I R R r r E E 8 大部分学生回答是 个别学生回答不是或不清楚 闭合电路中的各个物理量中 哪些是不变的量 哪些是自变量 哪 些是因变量 电动势 E 和内电阻 r 一般是不变的 外电阻 R 为自变量 电流强度 I 内电压 Ur 外电压 U 为因变量 如何利用公式的变形来分析各个量的内在联系 教师引导学生分析得出结论 教师将学生的探索过程加以归纳整理 形成清晰的分析推理步骤流程以突破本节难点 同时巩固全电路欧 姆定律的运用 根据全电路欧姆定律的公式 可得出如下结论 可以看出电压是随着负载电流变化而变 化的 我们把这种电压随负载电流变化的关电压随负载电流变化的关 系 称为电源的外特性 系 称为电源的外特性 所绘成的曲线称做 电源的外特性曲线 当电路接小电阻时 电流增大 端电压就下降 图中的虚线表 示电路中内阻为零 也就是处于理想情况时 端电压不再随电流变 化 端电压等于电动势 E r 一定 一定 R 变化变化 R I I Ur U U R I 0I 0 Ur 0 0 U EU E 断 断 路 路 R I I Ur U U R 0 0 I Ur E E U 0U 0 短路短路 r E O I U E U 9 教师点拨 得出正确结论 通过练习题使学生更深刻理解电路的工作状态且巩 固电源外特性的知识 同时使学生体会到自主总结的公式表给解题 带来的便利 练习 如图所示 已知 E 6V r 0 5 R 200 求开关分别打 在 1 2 3 位置时电压表和电流表的读数 解 1 当开关接在位置 1 时 电路 处于短路的状态 电流表读数为 I 12A r E 5 0 6 电压表读数为 U 0V 2 当开关接在位置 2 时 电路处于断路的状态 电流表读数为 I 0A 电压表读数为 U E 6V 3 当开关接在位置 3 时 电路处于通路的状态 电流表读数为 I 0 0299A rR E 5 0200 6 电压表读数为 U IR 0 0299 200 5 98V 或 U E Ir 6 0 0299 0 5 5 98V 教师点评练习 五 课堂小结 五 课堂小结 7 7 分钟 分钟 电路状态公 式 通 路 I U E Ur E Ir rR E 短 路 R 0 I U 0 Ur E r E 断路 开路 R I 0 U E Ur 0 A A V V S S1 1 2 2 3 3 R R r r E E 10 教师启发学生共同总结本节内容 课件展示 1 部分电路欧姆定律的内容及其表达式 2 全电路欧姆定律的内容及其表达式 3 电源的外特性 六 作业 六 作业 3 分钟 分钟 习题 一 1 3 二 2 4 四 2 教师对四 2 题进行提示