全电路欧姆定律设计思想

设计思想设计思想 1 本节是高中电学 恒定电流 这一章很重要一节课 具有承上启下的作用 在设计本节课时 我十分注重对学生科学素质的培养 在教学中实施素质教育的核心是培养学生的创新精神和实践能 力 对于中学生来说 创新精神主要体现在学生应具有创新的意识 其直接的表现就是善于观察现 象 发现问题 进行猜想 实验验证 得出结论 讨论交流 评估归纳 因此我在课堂上把主要精 力放在引导学生发现问题并寻找解决问题的途径上 本节课的教学流程 旨在通过学生的亲身实践 和体验 实现掌握知识 培养能力 体验成功的最终目标 最后留一段时间给学生 让他们自己来 提问题 讨论 解答 这是出于培养创新意识的需要 2 通过实验探究来发现和掌握规律 观察现象 发现问题 进行猜想 实验验证 得出结论 讨论交流 评估归纳 教学思路是贯穿整个课堂的一条主线 本节课一开始 利用学生的日常生活经 验与演示实验的矛盾巧设 悬念 使他们的心理经历了一次主观意识与现实规律的强烈碰撞 迅速 点燃求知欲望的火焰 自然而然地进入主动学习的 角色 通过一个个演示实验 学生实验不断地 开启学生思维的 大门 他们时而全神贯注 时而心领神会 在一系列 观察现象 发现问题 进行 猜想 实验验证 得出结论 讨论交流 评估归纳 的过程中 错误的前概念逐步被纠正 科学的物 理规律在脑海里扎下了根 3 伏安特性曲线是反映电源特性的重要曲线 教学中特意设计了一个探究帮助学生建立起电源 的伏安特性曲线 一方面加强对闭合电路欧姆定律的理解 同时引导学生学会理论探究电路中相关 的关系 教材分析教材分析 闭合电路欧姆定律是本章的重点知识 闭合电路欧姆定律能够充分体现功和能的概念在物 理学中的重要性 学生已经从做功的角度认识了电动势的概念 通过功能关系的分析建立闭合电路 欧姆定律学生应该感到熟悉并且容易理解 如果学生能够娴熟地从功能的角度分析物理过程 对于 解决物理问题是很有好处的 因此 帮助学生理解电路中的能量转化关系是基础和关键 路端电压 与负载的关系是本节的难点 通过这个关系的分析能提高学生有序分析物理问题的能力 学情分析学情分析 学生已经从做功的角度认识了电动势的概念 通过功能关系的分析建立闭合电路欧姆定律 学生应该容易理解 但内电路电势变化有升有降学生还是应该有障碍的 教学中要能够注意 通过 路端电压与负载的关系的分析引导学生学会电路的分析方法 建立起有序分析电路的思想是学生还 不十分具备的 教学目标教学目标 一 知识与技能 1 经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程 体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用 理 解内 外电路的能量转化 2 理解内 外电路上电势降落 理解闭合电路欧姆定律 3 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 4 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 5 熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题 二 过程与方法 1 通过探究推导出闭合电路欧姆定律及其公式 培养学生推理能力 2 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 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 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 教学重点教学重点 1 推导闭合电路欧姆定律 应用定律进行有关讨论 2 探究路端电压与负载的关系 教学难点教学难点 路端电压与负载的关系 教学方法教学方法 演示实验 讨论 探究 讲解 教师活动教师活动学生活动学生活动 设计思想设计思想 达到目标达到目标 告告 知知 学学 习习 目目 课件展示学习目标 1 理解内 外电路上电势降落 理解闭合电路欧姆定 律 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 学生 了解 学习 目标 增加学习的目的 性并便于学生对 学习的自我评价 标标 4 熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题 新新 课课 引引 入入 教师 演示实验 1 用电压表测两个电池 组的电动势 2 用电动势不同的电池组接灯泡观察灯 泡亮度 猜想 用电动势大的电池组接灯泡亮度如 何 现象 用电动势大的电池组接灯泡时亮度小 学生通 过发现 与生活 经验不 同 引 发疑问 激发求 知欲望 教师演示实 验 语言引 导 1 闭合电路欧姆定律 教师 多媒体 如图所示 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 运动 教师 在内电路中 沿电流方向 电势如 何变化 为什么 学生 沿电流方向电势升高 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 实验 分别测量电源不接通外电路和接通 外电路两种情况下电源两端电压 电源接通电路后 电源两端电压变小了 引导学生分析 这种现象说明电源内部也 1 利用 旧知探究 闭合电路 内 外电 路电势变 化情况 1 利用旧知探 求新知 增加知 识的前后联系 2 通过实验解 决疑惑 有电势降低 这是因为电荷通过内电路时 也要和离子发生碰撞 受到阻碍作用 因 而有电势降低 那么内电路电势到底如何 变化 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 多媒体 如图所示 内 外电 路的电势变化 教师 探究一 闭合电路的能量转化 如图 某闭合电路 外电路有一电阻R 电 源是一节电池 电动势为E 内电阻r 当 电键闭合后 电路电流为I 讨论 1 整个电路中电能转化为什么能 各是多少 在t时间内外电路中电流做功产生的热为 E外 I2Rt 在t时间内内电路中电流做功产生的热为 E内 I2rt 2 电路中电能是什么能转化来的 在电源内部是如何 实现的 化学能转化而来的 依靠非静电力做功实 现的 电池化学反应层在t时间内非静电力做的功 W Eq EIt 根据能量守恒定律可以得到怎样的一个等 式 1 W E外 E内 2 EIt I2Rt I2rt 3 E IR Ir U内 U外 2 观察 实验 思 考并讨论 内电路电 势变化 3 互相 讨论闭 合电路 的能量 转化 3 利用电动势 的知识引导学生 分析讨论闭合电 路中相关物理量 的关系 发挥学 生自主学习 合 作探究 或者 4 I E R r 教师 帮助总结 1 2 两式反映了闭合电路中的什么规律 能量守 恒 3 式反映了闭合电路中的什么规律 因消耗其他形 式的能量而产生的电势升高 E 通过外电路 R 和内电路 r 而降落 外电路电势降低 内电路电势升中有降 4 式反应了闭合电路中的什么规律 电流与那些因素有关 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 习惯上成为路端电压 内电路的电势 降落为U内 Ir 代入E IR Ir 得 E U内 U外 该式表明 电动势等于内外电路电势降落之和 4 归纳 闭合电路 欧姆定律 及成立条 件 4 学会归纳 2 路端电压与电流的关系 探究二 电源的U I图象 如果外电路不是纯电阻电路 那么U外 IR就 不成立了 这时闭合电路欧姆定律可以写 出U外 E Ir U外 I 分别是那个元件的 电源两极间电压和流过电源的电流 我们知道电阻两端电压和流过它的电流反 映了电阻的伏安特性 我们可以用图像表 示它 对于电源当然可以同样 教师 根据U E Ir 利用数学知识可以知道 路端电压U是电流I的一次函数 同学们能 否作出U I图象呢 1 学生 1 使学生认识 路端路端 电压电压 与电与电 流的流的 关系关系 学生 路端电压U与电流I的关系图象是一 条向下倾斜的直线 投影 U I图象如图所示 教师 从图象可以看出路端电压与电流的 关系是什么 学生 U随着I的增大而减小 教师 外电路断开的状态对应于图中的哪 个点 怎样看出这时路端电压与电动势的 关系 学生 直线与纵轴的交点 在这一点电流为 0 根据U外 E Ir 则U外 E 所以这点表示 电源的电动势E 所以电动势等于电路断路 时路端电压 教师 电动势E的大小对图像有什么影响 学生 电动势E的大小不同 图像与电压轴 的交点就不同 教师 电源短路的状态对应于图中的哪个 点 怎样读出这时电流的大小 学生 直线与横轴的交点 电源短路时外 电路电阻为0 因此路端电压为0 I短 E r 因此直线的倾斜程度反映了电源的内阻r 教师 r的大小对图像有什么影响 学生 r 的大小不同 直线的倾斜程度不同 思考回答 了解数 学图像 知识在 物理中 的应用 2 学生 思考回答 体会图 像反映 的相关 物理量 到物理规律利用 数学图像表示的 直观和简便 2 通过对特殊点 的分析寻找反映 的物理量 3 路端电压与负载的关系 电路中电流的变化是由电阻变化引起的 因此路端电压与负载有关 探究三 路端电压跟负载的关系 提出问题 对给定的电源 E r均为定值 外电阻变化时 电流如何变化 学生 据I E R r 可知 R增大时I减小 R减小时I增大 猜想 若外电阻R增大 路端电压U会有怎 样的变化 学生 有人说变大 有人说变小 1 针对 问题学生 进行猜想 1 制造矛盾 产生疑惑 激 发求知欲望 设计实验 设计怎样的电路图并在方框内画 出电路图 一节干电池 电压表 电流表 滑动变阻器 电键 导线若干 验证猜想 根据设计的电路图进行实验处理 实验数据对实验结果进行归纳 注意极值 的分析 演示实验 探讨路端电压随外电阻变化的 规律 1 多媒体实验电路图如图所示 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 E R r 得 I 减小 由U E Ir 路端电压增大 反之 当 R减小时 由得 I增大 由U E Ir 路端电 压减小 可见 电路分析时 首先从部分电路电阻 的变化确定闭合电路总电阻的变化 然后 根据闭合电路欧姆定律确定闭合电路总电 流的变化 然后确定各电阻两端电压和电 流的变化 即由局部到整体在到局部 在 回到局部过程中要优先考虑不变的部分 最后考虑变化电阻部分 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 产生矛盾 提出解决 方法 2 设计 实验 增 强学生设 计实验的 能力 3 学生 观察实 验现象 总结实 验结论 4 从理 论角度 分析实 验结果 5 体会 2 实验是真理 检验的唯一标 准 使学生体 会实验在物理 中的重要作用 3 使学生初步 体会电路分析的 基本方法 形成 按照顺序分析电 路习惯 4 能对物理规 律进行一定拓展 形成发散思维 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 当发生短路时 外电阻R 0 U外 0 U内 E Ir 故短路电流I E r 教师 一般情况下 电源内阻很小 像铅 蓄电池的内阻只有0 005 0 1 干电池 的内阻通常也不到1 所以短路时电流 很大 很大的电流会造成什么后果 学生 可能烧坏电源 甚至引起火灾 教师 实际中 要防止短路现象的发生 当外电阻很大时 又会发生什么现象呢 学生 断路 断路时 外电阻R 电流 I 0 这时要先分析内电阻上电压 U内 0 U 外 E 教师 电压表测电动势就是利用了这一原理 电路分 析方法 理解分 析的顺 序 6 对相关 结论进行 拓展 体 会极限的 思想 了解极限思想 例例 题题 分分 析析 例题1 引导学生运用闭合电路欧姆定律分 析电路 在如图所示的电路中 当滑动触头 P 由 I 向 b 滑动的过 程中 电阻 R 两端的电压是如何变化的 解析 电源电动势 E 和内阻 r 不变 当滑动触头由 a 向 b 滑动过程中 滑动变阻器连入电路部分的电阻增 大 总电阻增大 总电流 I 减少 由灯泡和内电阻上 的电压 ULr I RL r 减小 R2两端的电压 U2 E ULr 变大 流过 R2的电流 I2变大 流过 R1的电流 I1 I I2 减小 R1两端电压 U1减小 R 两端电压 UR U2 U1增大 例题2 教师引导学生分析解决书本例题 思考 电源电动势 内阻不能直接测量 但与可以测量的路端电压 电流之间可以 通过闭合电路欧姆定律来建立联系 由于 电源电动势 内阻两个未知 至少要建立 两个联立方程 我们还可以用什么办法测 量电源电动势和内阻 学生体 会教师 解题过 程 解决问题 后思考 培养发散 思维 进 为学生解题 提供范例 通过学生自 己解题和解 题后思考 诊断学习情 况 学生 两个电阻和电压表 可变电阻和电 流表 电压表 补充练习 一步加强 知识的应 用 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 路端电压与电流的关系式为 U E Ir 其 U I 图线 是一条倾斜的直线 4 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 总结本 节课所 学内容 归纳总结本 节课所学内 容 使知识 点明确 小小 结结