高中物理 闭合电路的欧姆定律课件1 新人教版选修3

第七节 闭合电路欧姆定律 对教材的整体理解 一 在教材中的地位和作用 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 教学目标 A 理解电动势的定义 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 B 知道电源的电动势等于内 外电路上电势降落之和 C 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 D 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 E 理解闭合电路的功率表达式 知道闭合电路中能量的转化 三 教学重难点 1 电动势的概念2 闭合电路的欧姆定律 3 应用定律讨论路端电压 输出功率 电源效率随外电阻变化的规律 四 在教学中要特别注意的关键 做好实验 突破两个难点 1 电源电动势的概念是一个难点 是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础 在处理电动势的概念时 采取用实验引入 桉书上电势升降的方法讨论闭合电路 引导学生得出电动势等于内 外电路上电势降落之和的结论 并给出一个比喻 儿童滑梯 帮助学生接受这个结论 再从理论上强调电源的电动势反映的电源做功的能力 它与外电路无关 是由电源本生的特性决定的 2 路端电压与电流 或外电阻 的关系 是一个难点 改演示实验为学生动手实验 学生通过探究从感性上认识这一规律 然后用公式加以解释 并引导学生讨论 路端电压与电流的关系图线 使学生熟悉直观地表示出路端电压与电流的关系的图线 学生自然而然的知道 断路时的路端电压等于电源的电动势 理论依据 采用理论与实验相结合的方法 符合实践 理论 再实践的认知规律 利用 探究导学 的教学模式 符合高二学生的心理特点和智力发展水平 五 在本节课的教学中主要渗透以下几个方面的学法指导 一 让学生学会通过观察实验 分析 类比获取物理知识 使学生在探研过程中分析 归纳 推理能力得到提高 在电动势的教学在中 让学生观察 测量各种不同的电源 引导他们分析出 电源就是把其他形式的能转化为电能的一种装置电源的电动势由电源本身决定 观察电源电动势等于内外电路电压之和 二 让学生学会在探索性实验中自己摸索方法 观察和分析现象 从现象中探索出 新 的物理规律 从而培养学生的发散思维和收敛思维能力 激发学生的创造动力 在实验中让学生多动脑 多动手 多观察 多交流 多分析 对学生多点拨 多启发 多激励 不断地寻找学生思维和操作上的闪光点 及时总结和推广 如 研究路端电压跟负载的关系的实验 三 培养学生的演绎推理法 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 引导学生集能量守恒的知识 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 六 教学程序设计 提出问题 导入新课 教学模式 学生动手操作 学生观察 教师提问加指导 1 最简单的电路由哪几部分组成 2 用电器中持续恒定电流的条件是什么 思考 导线组成 由电源 用电器 开关 用电器两端有恒定的电压 即用电器接在电源的两极上 实例类比 课题引入 教师用演示实验提出问题 激发学生的探究心向 引导学生提出接下去要研究的问题 1 学生做实验一 一个由小灯泡 开关 导线组成的简单电路 操作 1 闭合开关 灯亮吗 不亮 因为没有接上电源 操作 2 断开开关 接上干电池 再闭合开关 灯亮了 师问生答 电路接通灯亮了 在这个过程中有没有能量的转化 有 转化了什么形式的能量 电能转化成光能 电能又是从那里来的 是干电池把化学能转化为电能 2 学生做实验二 用一台手摇发电机代替干电池 接通电路 灯亮吗 不亮 操作1 转动发电机手柄使发电机转动起来 灯亮了 使发动机转的更快 灯更亮了 师问生答 灯亮了 光能是由电能转化来的 那么电能是从哪儿来的 用力转动手柄 消耗了什么能 机械能 师生总结 不论是发电机还是电池 都可以把其他形式的能量转化成电能 从能量转化的角度来看 电源就是把其他形式的能转化为电能的一种装置 在初中 我们学过电源的作用是可以在电路两端维持一定的电压 而从能转化的角度来看 电源是把其他形式的能转化为电能的装置 刚才看到发电机转得慢些和快些 灯的亮度是不同的 也就是说单位时间内电能转化成光能的多少是不同的 转的快 消耗的机械能功率大 单位时间里转化的电能 转化的光能就多 那么怎样来描述电源转化电能的本领的大小呢 为了表征电源转化电能的本领大小的特征 物理学中引入了电动势这个物理量 来描述电源将其他形式的能转化为电能的本领 一 电动势 电动势 电动势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 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并引导学生由测量结果得出 没有接入电路时类型相同的电池两极间的电压相同 而类型不同的电池两极间的电压不同 从而得出 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 两种思路 1 实验探究 2 逻辑推理探究实验探究 闭合回路中 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 2 逻辑推理探究 让学生用学过的焦耳定律和能量守恒定律推导出 提高学生的推理能力 二 闭合电路 1 用导线把电源 用电器连成一个闭合电路 外电路 电源外部的用电器和导线构成外电路 内电路 电源内部是内电路 闭合电路 部分电路 内电路 外电路 在外电路中 电流方向由正极流向负极 沿电流方向电势降低 在内电路中 即在电源内部 通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极 所以电流方向为负极流向正极 2 闭合回路的电流方向 内电路与外电路中的总电流是相同的 讨论1 若外电路中的用电器都是纯电阻R 在时间t内外电路中有多少电能转化为内能 内电路 外电路 E外 I2Rt 2 内电路也有电阻r 当电流通过内电路时 也有一部分电能转化为内能 是多少 E内 I2rt 3 电流流经电源时 在时间t内非静电力做多少功 W Eq EIt 4 以上各能量之间有什么关系 结论 根据能量守恒定律 非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和 W E外 E内 即 EIt I2Rt I2rt 三 闭合电路欧姆定律 表述 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 对纯电阻电路 外电路是纯电阻的电路 说明 闭合电路欧姆定律 1 是外电路上总的电势降落 习惯上叫路端电压 2 是内电路上的电势降落 习惯上叫内电压 3 四 路端电压跟负载的关系 外电路两端的电压叫路端电压 如图电路 R增大 电流减小 路端电压增大 R减小 电流增大 路端电压减小 路端电压 两个特例 2 外电路短路时 1 外电路断路时 电源的外特性曲线 路端电压U随电流I变化的图象 1 图象的函数表达 U I图象 I A U V 0E E r0 2 图象的物理意义 在纵轴上的截距表示电源的电动势E 在横轴上的截距表示电源的短路电流 图象斜率的绝对值表示电源的内阻 内阻越大 图线倾斜得越厉害 五 闭合电路中的功率 由于闭合电路中内 外电路的电流相等 所以由 得 1 电源提供的总功率 电源功率 2 电源的输出功率 外电路得到的功率 3 电源内阻上的热功率 说明 外电路可以是任何电路 4 电源的输出功率 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示 而当内外电阻相等时 电源的输出功率最大 为5 电源的供电效率 最后一个等号只适用于纯电阻电路 注意 闭合电路的输出功率最大时 电源的效率并不是最大 50 例题 已知如图 E 6V r 4 R1 2 R2的变化范围是0 10 求 电源的最大输出功率 R1上消耗的最大功率 R2上消耗的最大功率 解 R2 2 时 外电阻等于内电阻 电源输出功率最大为2 25W R1是定值电阻 电流越大功率越大 所以R2 0时R1上消耗的功率最大为2W 把R1也看成电源的一部分 等