第三节 研究闭合电路教学设计高中物理粤教版选修3-1-粤教版2005

第三节研究闭合电路教学设计高中物理粤教版选修3-1-粤教版2005科目Xx授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师张老师授课班级、授课课时2025年12月授课题目（包括教材及章节名称）设计思路核心素养目标二、核心素养目标通过闭合电路欧姆定律的学习，形成“能量转化与守恒”的物理观念，理解电动势、内电阻等核心概念；通过分析路端电压与外电阻的关系，提升逻辑推理与模型建构的科学思维能力；通过测量电源电动势和内阻的实验探究，发展实验设计与数据处理能力；联系实际电路问题，体会物理知识的应用价值，培养严谨的科学态度与社会责任感。学习者分析1.学生已掌握恒定电流、欧姆定律、电功率等基础知识，理解串并联电路特点，具备基本电路分析能力。

2.学生对实验探究兴趣浓厚，具备一定数据处理和作图能力，但抽象思维和模型建构能力存在差异，偏好直观现象与实验结合的学习方式。

3.可能困难：电动势概念抽象，动态电路分析能力不足；路端电压与外电阻关系的逻辑推导易混淆；实验操作中误差分析意识薄弱，需强化理论联系实际的能力。教学资源1.硬件：学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、电阻箱、导线、开关、小灯泡

2.软件：电路仿真实验平台（如PhET）

3.信息化资源：闭合电路动态分析微课、电源内阻演示动画

4.教具：投影式电路板、路端电压变化演示仪

5.实验器材：干电池、可调内阻电源、数据采集器

6.传统教具：欧姆定律演示板、电路连接模型教学流程**1.导入新课（5分钟）**

展示手机电量耗尽后充电时屏幕变亮的现象，提问：“为什么充电时电压升高？电源内部能量如何转化？”结合课本图3-3-1（闭合电路示意图），引导学生观察电池符号中的电动势标识，引出闭合电路中能量转化的核心问题，激发探究兴趣。

**2.新课讲授（15分钟）**

（1）**电动势概念深化**：类比课本图3-3-2（水压模型），用“水位差”类比电动势，强调其反映电源非静电力做本领，单位伏特（V）。举例：一节干电池电动势1.5V，表示每1C电荷获得1.5J能量。

（2）**闭合电路欧姆定律推导**：结合课本P52公式推导，从能量守恒角度分析：\(E=U_{外}+U_{内}=IR+Ir\)，得出\(I=\frac{E}{R+r}\）。以课本例题1（R=5Ω，r=1Ω，E=3V）计算电流0.5A，强化公式应用。

（3）**路端电压动态分析**：通过课本图3-3-3（U-I图像），演示外电阻R增大时\(U_{外}=E-Ir\)变化规律。举例：R→∞（断路）时\(U_{外}=E\)；R→0（短路）时\(U_{外}=0\)，强调安全用电意识。

**3.实践活动（10分钟）**

（1）**测量电源电动势与内阻**：按课本P53“实验与探究”步骤，用电压表、电流表、滑动变阻器连接电路，记录5组U、I数据，绘制U-I图像求斜率和截距。

（2）**动态电路现象观察**：连接小灯泡与可变电阻，调节R观察灯泡亮度变化，验证\(U_{外}\)与R关系。

（3）**误差分析**：讨论电压表内阻对测量结果的影响，结合课本P54“讨论与交流”优化方案。

**4.学生小组讨论（10分钟）**

（1）**概念辨析**：举例“电动势与电压的区别”，结合课本P51“信息窗”回答。

（2）**故障分析**：若电路中灯泡突然熄灭，可能原因？（如断路、短路或电源损坏）

（3）**实际应用**：手机快充技术如何利用闭合电路原理？引导学生联系课本P55“STS”栏目。

**5.总结回顾（5分钟）**

梳理核心知识：电动势定义、闭合电路欧姆定律表达式、路端电压变化规律。重难点强调：动态电路分析需明确R变化→I变化→\(U_{外}\)变化逻辑链。布置课后习题：课本P56习题1、3，巩固图像应用与计算能力。教学资源拓展**1.拓展资源**

（1）**知识拓展**

-电动势的微观解释：结合课本P51“信息窗”，补充化学电源中非静电力做功的实质（如干电池中化学能转化为电能的过程）。

-电源输出效率：推导公式η=R/(R+r)，结合课本P55例题分析最大输出功率条件（R=r时η=50%）。

-实际电源模型：介绍理想电压源与实际电源的等效电路，强调内阻对电路稳定性的影响。

（2）**实验拓展**

-传感器技术应用：利用电压传感器、电流传感器实时采集数据，绘制U-I图像，验证闭合电路欧姆定律（对应课本P53实验）。

-可变内阻电源演示：通过改变电解液浓度或极板间距，观察内阻变化对路端电压的影响。

-数字示波器应用：观察开关通断瞬间电路的暂态过程，深化对电容充放电的理解。

（3）**问题拓展**

-动态电路分析：设计含电容、电感的复杂闭合电路，引导学生分析R变化时各物理量的瞬时与稳态值（如课本P56习题5延伸）。

-电源串并联特性：推导n个相同电源串联/并联时的总电动势与内阻，对比实际应用场景（如手电筒电池组）。

-故障诊断训练：给出含短路、断路的电路图，利用电压表分段检测定位故障点（呼应课本P54“讨论与交流”）。

**2.拓展建议**

（1）**家庭实验**

-用旧电池、电压表、电阻箱测量不同型号电池的电动势和内阻，比较新旧电池的性能差异。

-拆解充电宝，观察内部电路结构，分析其如何通过DC-DC变换实现电压调节。

（2）**阅读延伸**

-阅读课本P55“STS”栏目《新能源电池技术》，探究锂电池、燃料电池的电动势特性。

-查阅《普通高中物理实验手册》中“用电流表和电压表测电源电动势和内阻”的误差分析方案。

（3）**模型建构**

-建立太阳能电池的等效电路模型，分析光照强度变化对开路电压与短路电流的影响。

-设计含滑动变阻器的分压电路，推导负载电阻获得最大功率的条件，验证最大功率定理。

（4）**跨学科联系**

-结合化学知识：分析铅蓄电池放电时的电极反应，理解电动势与化学能转化的关系。

-结合工程实践：解释汽车启动时灯光变暗的原因（启动电流过大导致内阻压降增大）。

（5）**思维训练**

-解析含非线性元件（如二极管、灯泡）的闭合电路，利用伏安特性曲线分析工作点。

-设计含多个电源的复杂网络，运用基尔霍夫定律求解回路电流，深化对欧姆定律普适性的认识。教学评价与反馈1.课堂表现：观察学生实验操作规范性（如电压表并联、电流表串联），记录动态电路分析时的逻辑推理过程（如R增大时U外变化）。

2.小组讨论成果展示：点评小组对“电源内阻对测量结果影响”的论证（呼应课本P54“讨论与交流”），评估故障诊断案例分析的准确性（如短路与断路现象区分）。

3.随堂测试：采用课本P56习题1（闭合电路计算）和习题3（U-I图像分析）进行即时检测，重点考核公式应用及图像解读能力。

4.实验报告评价：批阅“测电源电动势和内阻”实验报告，关注数据处理方法（如U-I图像拟合）与误差分析深度（如电压表内阻分流影响）。

5.教师评价与反馈：针对动态电路分析中的薄弱环节（如短路时电流计算），强化“R→I→U外”逻辑链训练；对实验操作错误（如滑动变阻器接法）进行针对性指导，确保核心概念（电动势、内阻）与课本定义一致。教学反思与总结八、教学反思与总结

教学反思：本节课通过手机充电现象导入，有效激发学生兴趣。动态电路演示直观呈现路端电压变化规律，但部分学生推导闭合电路欧姆定律时逻辑衔接不够流畅，需强化能量守恒与公式推导的关联性。小组讨论环节，学生对“电源内阻影响测量”的讨论深度不足，应增加预设问题引导。实验操作中，学生连接滑动变阻器时存在接法错误，需加强电路连接规范训练。

教学总结：学生基本掌握电动势、内阻概念及闭合电路欧姆定律应用，能通过U-I图像分析电源参数，实验数据处理能力得到提升。动态电路分析中“R→I→U外”的逻辑链逐步清晰，安全用电意识增强。存在不足：公式推导耗时较长，压缩了实验操作时间；部分学生对短路电流计算仍显薄弱。改进措施：下次课提前推送预习微课，将公式推导前置；增加含电容的暂态过程演示，深化对复杂电路的理解；设计分层练习，强化动态电路分析训练。板书设计①**核心概念**

-电动势：非静电力做本领，E=W/q（单位：V）

-内电阻：电源内部阻碍电流，r（单位：Ω）

-路端电压