全电路欧姆定律设计思想

.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（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路端电压与负载的关系教学方法演示实验，讨论、探究、讲解教师活动学生活动设计思想达到目标告知学习目标（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。4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。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新课引入教师：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、语言引导闭合电路欧姆定律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=I2rt2、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。1利用旧知探究闭合电路内、外电路电势变化情况。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4归纳闭合电路欧姆定律及成立条件。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。4.学会归纳路端电压与电流的关系2、路端电压与电流的关系探究二、电源的UI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-IrU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UI图象呢？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：UI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。1学生思考回答。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1使学生认识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路端电压与负载的关系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。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，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。1针对问题学生进行猜想，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1制造矛盾，产生疑惑，激发求知欲望。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，了解极限思想。例题分析例题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=EULr变大，流过R2的电流I2变大，流过R1的电流I1= II2减小，R1两端电压U1减小，R两端电压UR=U2U1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：两个电阻和电压表，可变电阻和电流表、电压表。补充练习：学生体会教师解题过程解决问题后思考，培养发散思维，进一步加强知识的应用为学生解题提供范例通过学生自己解题和解题后思考，诊断学习情况小结与作业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UI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