闭合电路欧姆定律.doc

第四节 闭合电路欧姆定律●教学目标一、知识目标１.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U—I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］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］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 Ω~0.1 Ω，干电池的内阻通常也不到1 Ω，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 Ω，内阻r=0.12 Ω.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r≠0，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 Ω，R2=9 Ω，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 Ω.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 Ω，R2=20 Ω，滑动变阻器R的阻值为0~50 Ω，当滑动触头P由I向b滑动的过程中，灯泡L的亮度。