2019-2020年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三4.1《閉合電路歐姆定律》 WORD教案1.doc

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2019-2020年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三4.1《閉合電路歐姆定律》 WORD教案1 教學(xué)目標(biāo) （一）知識目標(biāo) 　　1、知道電動勢的定義． 　　2、理解閉合電路歐姆定律的公式，理解各物理量及公式的物理意義，并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題． 　　3、知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和． 　　4、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，并能用來分析、計算有關(guān)問題． 　　5、理解閉合電路的功率表達(dá)式． 　　6、理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況． （二）能力目標(biāo) 　　1、培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題能力，會用閉合電路歐姆定律分析外電壓隨外電阻變化的規(guī)律 　　2、理解路端電壓與電流（或外電阻）的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，并能用來分析、計算有關(guān)問題． 　　3、通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析問題能力． （三）情感目標(biāo) 　　1、通過外電阻改變引起電流、電壓的變化，樹立學(xué)生普遍聯(lián)系觀點(diǎn) 　　2、通過分析外電壓變化原因，了解內(nèi)因與外因關(guān)系 　　3、通過對閉合電路的分析計算，培養(yǎng)學(xué)生能量守恒思想 　　4、知道用能量的觀點(diǎn)說明電動勢的意義 教學(xué)建議 　　1、電源電動勢的概念在高中是個難點(diǎn)，是掌握閉合電路歐姆定律的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，在處理電動勢的概念時，可以根據(jù)教材，采用不同的講法．從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負(fù)極將正電荷運(yùn)送到正極，克服電場力做功，非靜電力搬運(yùn)電荷在兩極之間產(chǎn)生電勢差的大小，反映了電源做功的本領(lǐng)，由此引出電動勢的概念；也可以按本書采取討論閉合電路中電勢升降的方法，給出電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和的結(jié)論．教學(xué)中不要求論證這個結(jié)論．教材中給出一個比喻（兒童滑梯），幫助學(xué)生接受這個結(jié)論． 　　需要強(qiáng)調(diào)的是電源的電動勢反映的電源做功的能力，它與外電路無關(guān)，是由電源本生的特性決定的． 　　電動勢是標(biāo)量，沒有方向，這要給學(xué)生說明，如果學(xué)生程度較好，可以向?qū)W生說明，做為電源，由正負(fù)極之分，在電源內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，為了說明問題方便，也給電動勢一個方向，人們規(guī)定電源電動勢的方向?yàn)閮?nèi)電路的電流方向，即從負(fù)極指向正極． 　　2、路端電壓與電流（或外電阻）的關(guān)系，是一個難點(diǎn)．希望作好演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生有明確的感性認(rèn)識，然后用公式加以解釋．路端電壓與電流的關(guān)系圖線，可以直觀地表示出路端電壓與電流的關(guān)系，務(wù)必使學(xué)生熟悉這個圖線． 　　學(xué)生應(yīng)該知道，斷路時的路端電壓等于電源的電動勢．因此，用電壓表測出斷路時的路端電壓就可以得到電源的電動勢．在考慮電壓表的內(nèi)阻時，希望通過第五節(jié)的“思考與討論”，讓學(xué)生自己解決這個問題． 3、最后講述閉合電路中的功率，得出公式 ， ．要從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)說明，公式左方的 表示單位時間內(nèi)電源提供的電能．理解了這一點(diǎn)，就容易理解上式的意義：電源提供的電能，一部分消耗在內(nèi)阻上，其余部分輸出到外電路中． 教學(xué)設(shè)計方案 閉合電路的歐姆定律 一、教學(xué)目標(biāo) 1、在物理知識方面的要求： 　?。?）鞏固產(chǎn)生恒定電流的條件； 　?。?）知道電動勢是表征電源特性的物理量，它在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓． 　　（3）明確在閉合回路中電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和． 　?。?）掌握閉合電路的歐姆定律，理解各物理量及公式的物理意義 　?。?）掌握路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律． 2、在物理方法上的要求： 　?。?）通過電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的方法． 　?。?）從能量和能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動勢的物理意義． 　　（3）通過對路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律的討論培養(yǎng)學(xué)生的推理能力． ?。?）通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1、重點(diǎn)： 　　（1）電動勢是表示電源特性的物理量 　?。?）閉合電路歐姆定律的內(nèi)容； 　?。?）應(yīng)用定律討論路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律． 2、難點(diǎn)： 　　（1）閉合回路中電源電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和． 　　（2）短路、斷路特征 　?。?）應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流強(qiáng)度隨外電阻變化的關(guān)系 三、教學(xué)過程設(shè)計 引入新課： 教師：同學(xué)們都知道，電荷的定向移動形成電流．那么，導(dǎo)體中形成電流的條件是什么呢？（學(xué)生答：導(dǎo)體兩端有電勢差．） 演示：將小燈泡接在充滿電的電容器兩端，會看到什么現(xiàn)象？（小燈泡閃亮一下就熄滅．）為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？ 分析：當(dāng)電容器充完電后，其上下兩極板分別帶上正負(fù)電荷，如圖1所示，兩板間形成電勢差．當(dāng)用導(dǎo)線把小燈泡和電容器兩極板連通后，電子就在電場力的作用下通過導(dǎo)線產(chǎn)生定向移動而形成電流，但這是一瞬間的電流．因?yàn)閮蓸O板上正負(fù)電荷逐漸中和而減少，兩極板間電勢差也逐漸減少為零，所以電流減小為零，因此只有電場力的作用是不能形成持續(xù)電流的． 教師：為了形成持續(xù)的電源，必須有一種本質(zhì)上完全不同于靜電性的力，能夠不斷地分離正負(fù)電荷來補(bǔ)充兩極板上減少的電荷．這才能使兩極板保持恒定的電勢差，從而在導(dǎo)線中維持恒定的電流，能夠提供這種非靜電力的裝置叫電源．電源在維持恒定電流時，電源中的非靜電力將不斷做功，從而把已經(jīng)流到低電勢處的正電荷不斷地送回到高電勢處．使它的電勢能增加． 板書：1、電源：電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置．它并不創(chuàng)造能量，也不創(chuàng)造電荷．例如：干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能、核能等轉(zhuǎn)化為電能的裝置． 教師：電源能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并且能夠提供恒定的電壓，那么不同的電源，兩極間的電壓相同嗎？展示各種干電池（1號、2號、5號、7號），請幾個同學(xué)觀察電池上面寫的規(guī)格，發(fā)現(xiàn)盡管電池的型號不同，但是都標(biāo)有“1.5V”字樣．我們把示教電壓表直接接在干電池的兩端進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)結(jié)果確實(shí)是1.5V．講臺上還擺放有手搖發(fā)電機(jī)、蓄電池、紐扣電池，它們兩端的電壓是否也是1.5V呢？（學(xué)生回答：不是）那么如何知道它們兩端的電壓呢？（學(xué)生：用電壓表直接測量） 結(jié)論：電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(zhì)（如材料、工作方式等）決定，同種電池用電壓表測量其兩極間的電壓是相同的，不同種類的電池用電壓表測量其兩極間的電壓是不同的．為了表示電源本身的這種特性，物理學(xué)中引入了電動勢的概念． 板書：2、電源電動勢 教師：從上面的演示和分析可知，電源的電動勢在數(shù)值上等于電源未接入電路時兩極間的電壓． 板書：電源的電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時其兩極間的電壓． 例如，各種型號的干電池的電動勢都是1.5V．那么把一節(jié)1號電池接入電路中，它兩極間的電壓是否還是1.5V呢？用示教板演示，電路如圖所示，結(jié)論：開關(guān)閉合前，電壓表示數(shù)是1.5V，開關(guān)閉合后，電壓表示數(shù)變?yōu)?.4V．實(shí)驗(yàn)表明，電路中有了電流后，電源兩極間的電壓減少了． 教師：上面的實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)閉合后，電源兩極間的電壓降為1.4V，那么減少的電壓哪去了呢？用投影儀展示實(shí)驗(yàn)電路，介紹閉合電路可分為內(nèi)、外電路兩部分，電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路，電源外部的叫外電路．接在電源外電路兩端的電壓表測得的電壓叫外電壓．在電源內(nèi)部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測得的電壓叫內(nèi)電壓．我們現(xiàn)在就通過實(shí)驗(yàn)來研究閉合電路中電動勢和內(nèi)、外電壓之間的關(guān)系． 板書：3、內(nèi)電壓和外電壓 教師：向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)裝置及電路連接方法，重點(diǎn)說明內(nèi)電壓的測量．實(shí)驗(yàn)中接通電鍵，移動滑動變阻器的滑動頭使其阻值減小，由兩個電壓表讀出若干組內(nèi)、外電壓 和的值．再斷開電鍵，由電壓表測出電動勢．分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢？ 學(xué)生：在誤差許可的范圍內(nèi)，內(nèi)、外電壓之和等于電源電動勢． 板書：在閉合電路中，電源的電動勢等于內(nèi)、外電壓之和，即． 下面我們來分析在整個電路中電壓、電流、電阻之間的關(guān)系． 教師：我們來做一個實(shí)驗(yàn)，電路圖如圖所示 觀察電鍵S先后接通1和2時小燈泡的亮度． 結(jié)論：把開關(guān)撥到2后，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度比剛才接3V的電源時還稍暗些．怎么解釋這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？這就要用到我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——閉合電路的歐姆定律． 板書：閉合電路的歐姆定律 教師：在圖1所示電路圖中，設(shè)電流為，根據(jù)歐姆定律， ， ，那么 ，電流強(qiáng)度 ，這就是閉合電路的歐姆定律． 板書：4、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容：閉合電路中的電流強(qiáng)度和電源電動勢成正比，和電路的內(nèi)外電阻之和成反比．表達(dá)式為 ． 同學(xué)們從這個表達(dá)式可以看出，在電源恒定時，電路中的電流強(qiáng)度隨電路的外電阻變化而變化；當(dāng)外電路中的電阻是定值電阻時，電路中的電流強(qiáng)度和電源有關(guān)． 教師：同學(xué)們能否用閉合電路的歐姆定律來解釋上一個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？ 學(xué)生：9V的電源如果內(nèi)電阻很大，由閉合電路的歐姆定律可知，用它做電源，電路中的電流I可能較小；而電動勢3V的電源內(nèi)阻如果很小，電路中的電流可能比 大，用這兩個電源分別給相同的小燈泡供電，燈泡的亮度取決于 ，那么就出現(xiàn)了剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了． 教師：很好．一般電源的電動勢和內(nèi)電阻在短時間內(nèi)可以認(rèn)為是不變的．那么外電阻 的變化，就會引起電路中電流的變化，繼而引起路端電壓 、輸出功率 、電源效率 等的變化． 幾個重要推論 （1）路端電壓 隨外電阻 變化的規(guī)律 板書：5幾個重要推論 （l）路端電壓 隨外電阻 變化的規(guī)律演示實(shí)驗(yàn),圖3所示電路， 4節(jié)1號電池和1個10Ω的定值電阻串聯(lián)組成電源（因?yàn)橥ǔｋ娫磧?nèi)阻很小， 的變化也很小，現(xiàn)象不明顯）移動滑動變阻器的滑動片，觀察電流表和電壓表的示數(shù)是如何隨 變化？ 教師：從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，隨著電阻 的增大，電流 逐漸減小，路端電壓 逐漸增大．大家能用閉合電路的歐姆定律來解釋這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎？ 學(xué)生：因?yàn)?變大，閉合電路的總電阻增大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律， ，電路中的總電流減小，又因?yàn)?，則路端電壓增大． 教師：正確．我們得出結(jié)論，路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減?。话阏J(rèn)為電動勢和內(nèi)電阻在短時間內(nèi)是不變的，初中我們認(rèn)為電路兩端電壓是不變的，應(yīng)該是有條件的，當(dāng) →無窮大時， →0，外電路可視為斷路， →0，根據(jù) ，則 ，即當(dāng)外電路斷開時，用電壓表直接測量電源兩極電壓，數(shù)值等于電源的電動勢；當(dāng) 減小為0時，電路可視為短路， 為短路電流，路端電壓 ． 板書5：路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小．?dāng)嗦窌r， →∞， →0， ；短路時， ， ． 電路的路端電壓與電流的關(guān)系可以用圖像表示如下 （2）電源的輸出功率 隨外電阻 變化的規(guī)律． 教師：在純電阻電路中，當(dāng)用一個固定的電源（設(shè) 、r是定值）向變化的外電阻供電時，輸出的功率 ， 又因?yàn)?， 所以 ， 當(dāng) 時，電源有最大的輸出功率 ．我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線，如圖所示． 板書6：在純電阻電路中，當(dāng)用一個固定的電源（即 、 是定值）向變化的外電阻供電時，輸出的功率有最大值． 教師：當(dāng)輸出功率最大時，電源的效率是否也最大呢？ 板書7：電源的效率 隨外電阻 變化的規(guī)律 教師：在電路中電源的總功率為 ，輸出的功率為 ，內(nèi)電路損耗的功率為 ，則電源的效率為 ，當(dāng) 變大， 也變大．而當(dāng) 時，即輸出功率最大時，電源的效率 =50％． 板書8：電源的效率 隨外電阻 的增大而增大． 四、講解例題 五、總結(jié) 探究活動 1、調(diào)查各種不同電源的性能特點(diǎn)。 （包括電動勢、內(nèi)阻、能量轉(zhuǎn)化情況、工作原理、可否充電） 2、考察目前對廢舊電池的回收情況。 　　（1）化學(xué)電池的工作原理； 　　（2）廢舊電池對環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在哪些方面； 　　（3）當(dāng)前社會對廢舊電池的重視程度； 　?。?）廢舊電池的回收由哪些主要的途徑和利用方式； 　?。?）如何更好的變廢為寶或使廢舊電池對環(huán)境的污染減小到最小。 3、通過本章節(jié)的學(xué)習(xí)，根據(jù)全電路歐姆定律有關(guān)知識，可以得出結(jié)論：電源的輸出功率最大時，內(nèi)外電阻應(yīng)該相等，而此時電源的效率則只有50%；請你設(shè)計出一種方案，在實(shí)際應(yīng)用中如何配置電源和負(fù)載之間的關(guān)系，使電源的輸出功率和效率盡可能的達(dá)到較大。