闭合电路欧姆定律

第四节 闭合电路欧姆定律教学目标一、知识目标.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.2.知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和.3.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.4.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.5.理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化.二、能力目标1.通过演示路端电压与外电阻的关系实验，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.2.通过研究路端电压与电流关系的公式、图线及图线的物理意义，培养学生应用数学工具解决物理问题的能力.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、德育目标通过本节课教学，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.闭合电路的欧姆定律2.路端电压与电流（外电阻）关系的公式表示及图线表示.教学难点1.电动势的概念.2.路端电压与电流（或外电阻）的关系.教学方法在教师指导下，师生共同探讨的启发式教学，通过演示实验，讨论、讲解、练习、电教等方法完成教学任务.教学用具干电池（1号、5号、2号），铅蓄电池、可调内阻电池、叠层电池、滑动变阻器、电压表、电流表、导线若干、示教板电路1、示教板电路2、实物投影仪、多媒体电脑、自制课件.课时安排1课时教学过程投影本节课学习目标：1.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.2.知道闭合电路中，电源的电动势与内、外电压的关系.3.掌握闭合电路的欧姆定律，并能用来解决有关的电路问题.4.知道路端电压与电流的关系式及图线.5.知道路端电压随外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小.6.知道闭合电路中功率的表达式.学习目标完成过程一、引入教师（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？学生（1）最简单的电路是由电源、用电器、开关、导线组成的电流路径.（2）用电器中有持续恒定电流的条件是：用电器两端有恒定的电压，即用电器接在电源的两极上.教师同学们在实验室常用的电源有哪些？学生干电池、蓄电池.教师向学生出示各种电池，并认识它们的正、负极.干电池（1号、5号、2号）、铅蓄电池、可调内阻铅蓄电池、叠式电池、钮扣式氧化银电池.演示实验用电压表测量电池没有接入电路时两极间的电压.实验结果干电池（1号、5号、2号）的电压约1.5 V，铅蓄电池的电压约2.0 V，可调内阻铅蓄电池的电压约2.0 V，叠层电池的电压约9.0 V.教师从上面的实验可得出什么结论？学生讨论并回答从上面的测量结果可以看出：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.教师此电压是由什么因素决定的？学生由电源本身的性质决定的.教师物理上为了表征电源的这种特性，引入电动势的概念.板书第四节 闭合电路欧姆定律二、教学新课（一）电动势板书电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.教师上面我们讨论了电源没有接入电路时电动势的数值，那么当电源接入闭合电路中时，情况又怎么样呢？为此，我们先认识闭合电路的两部分组成.投影介绍闭合电路，学生认识内电路、外电路、内电阻、外电阻.如图所示学生总结外电路、内电路、外电阻、内电阻.外电路：电源外部的电路，包括用电器、导线等.内电路：电源内部的电路.外电阻：外电路的总电阻.内电阻：内电路的电阻、通常称为电源的内阻.教师利用CAI课件研究闭合电路中，电源电动势E跟U内、U外的关系：如图所示.（1）在外电路中，电流由电势高的一端流向电势低的一端，在外电阻上沿电流方向有电势降落U外，在内阻上也有电势降落U内.（2）在电源内部，由负极到正极电势升高，升高的数值等于电源的电动势E.（3）理论分析表明：在闭合电路中，电源内部电势升高的数值等于电路中电势降落的数值，即电源的电动势E等于U内与U外之和.板书在闭合电路中，电源的电动势E等于内外电路上的电势降落U内、U外之和.E=U外+U内教师闭合电路中电势升降可用“儿童滑梯”作类比.图中儿童滑梯两端的高度差相当于内、外电阻两端的电势差，电源就像升降机，升降机举起的高度相当于电源的电动势.如图所示. 练习出示如图装置示教板，将开关分别拨向1和2，从电压表读出的是什么？学生电源电动势.教师分别将开关拨向1和2，让学生通过电压表的实物投影读出电源E1和E2的电动势.学生E1=3 V，E2=9 V教师将电压表换成小灯泡，开关接1时，小灯泡很亮，几乎发白光.问开关接2时，会发生什么情况？学生烧毁或更亮.教师开关接通2，小灯光还不如接1时亮.学生好奇，形成强烈反差.教师学习了闭合电路的欧姆定律后，我们就能解释这一现象了.（二）闭合电路欧姆定律投影如右图所示电路教师闭合电路中，流过内电路和外电路的电流有什么关系？学生相等.教师电源的电动势E与内外电压U内、U外之间的关系怎样？学生E=U内+U外教师设闭合电路中的电流为I，外电阻为R，内阻为r，电源电动势为E，由部分电路欧姆定律可以将上式进一步写成怎样的形式？学生根据欧姆定律，外电压U外=IR，内电压U内=Ir，代入E=U内+U外可得，E=Ir+IR教师如果我们要探讨电路里电流I和哪些因素有关，有什么关系，还需要把上式改写成怎样的形式？学生可以改写成：I=教师这就是闭合电路的欧姆定律.板书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=（3）适用条件：外电路是纯电阻的电路.（三）路端电压跟负载的关系教师对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，电路中的电流如何变化？学生据I=可知，R增大时I减小；R减小时I增大.教师外电阻增大时，路端电压如何变化？学生有人说变大，有人说变小.教师实践是检验真理的惟一标准，让我们一起来做下面的实验.演示实验探讨路端电压随外电阻变化的规律. （1）投影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电流（或外电阻）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，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.教师直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率呢？学生直线与纵轴的交点表示电源的电动势E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻.板书路端电压随着电流的增大而减小，或路端电压随着外电阻的增大而增大.教师能否根据闭合电路的欧姆定律从理论上分析路端电压与电流（或外电阻）的关系呢？学生在教师的指导下分析：当外电阻R增大时，根据闭合电路欧姆定律I=可知，电流I减小，内电压U内=Ir减小，路端电压U=E-Ir增大.同理可判断R减小时的情况.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=.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？学生若电路中有保险丝，会引起保险丝熔断.否则可能烧坏电源，也可能引起火灾.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，U内=0，U外=E.教师电压表测电动势就是利用了这一原理.练习出示如图的示教板.逐个合上开关，灯泡的亮度会不会发生变化？学生讨论，看法不一.演示实验学生观察.实验结果发现接入电路中的灯泡越多，灯泡的亮度逐渐变暗.教师怎样解释上面的现象?学生随着灯泡逐渐接入，外电路的总电阻逐渐减小，外电路的端电压逐渐减小，据P=可知，灯泡消耗的实际功率逐渐变小，灯泡亮度变暗.练习请同学们思考示教板1的实验中，为什么接2时小灯泡更暗？学生讨论并回答.应该是开关接2时，E2和小灯泡构成闭合电路,由于E2的内阻很大,故第二次加在小灯泡两端的电压比第一次小,所以第二次灯泡发光较暗.教师同学们的推理是否正确?让我们用实验验证一下.演示实验用电压表测出示教板1电路中,开关接1和接2两种情况下的路端电压.实验结果第二次时的路端电压确实小于第一次时的路端电压,证实了同学们的回答是正确的.（四）闭合电路中的功率教师据E=U外+U内，两边乘以电流，得到EI=U外I+U内I，式中的EI、U外I、U内I分别表示什么物理意义？学生EI表示电源提供的电功率；U外I表示外电路上消耗的电功率；U内I表示内电路上消耗的电功率.教师EI=U外I+U内I说明了什么？学生说明了电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内阻上，转化为内能.教师实际上，上式也表明：电源的电动势越大，电源提供的电功率就越大，这表示电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大.板书闭合电路中的功率：EI=U外I+U内I（五）例题分析投影教材例题1，如图所示.解析：由题意知，电动势E=1.5 V，外电阻R=1.38 ，内阻r=0.12 .由闭合电路欧姆定律可求出电流I：I=A=1 A路端电压为U=IR=1×1.38 V=1.38 V说明路端电压随外电阻变化的根本原因是由于电源有内阻，若电源的内阻r=0，这样的理想电源，它的路端电压不随外电阻的变化而变化，初中讨论的都是这样的电源.但是实际中的电源都有内阻，正是由于r0，才导致了路端电压随外电阻的变化而变化.投影教材例题2，如图所示.解析：由题意知，R1=14 ，R2=9 ，I1=0.2 A,I2=0.3 A，根据闭合电路欧姆定律可列出方程：E=I1R1+I1r E=I2R2+I2r消去E，解出r，得r=代入数值，得r=1 .将r值代入E=I1R1+I1r中，得E=3 V说明这道例题为我们提供了一种测量电源的电动势E和内阻r的方法.同学们课后可以思考：若给你一个电压表、一个电阻箱、导线若干、开关，如何测一节干电池的电动势和内阻？若给你一个电压表和一个电流表呢？三、巩固练习1.在如图所示的电路中，R1=10 ，R2=20 ，滑动变阻器R的阻值为050 ，当滑动触头P由I向b滑动的过程中，灯泡L的亮度