陜西省藍(lán)田縣高中物理 第二章 恒定電流 第二章 恒定電流 2.7 閉合電路的歐姆定律教案 新人教版選修3-1.doc
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7 閉合電路的歐姆定律 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1、能夠推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律及其公式，知道電源的電動(dòng)勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和。 2、理解路端電壓與負(fù)載的關(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(jì)算有關(guān)問題。 3、掌握電源斷路和短路兩種特殊情況下的特點(diǎn)。知道電源的電動(dòng)勢等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓。 4、熟練應(yīng)用閉合電路歐姆定律解決有關(guān)的電路問題。 （二）過程與方法 1、通過演示路端電壓與負(fù)載的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生利用“實(shí)驗(yàn)研究，得 出結(jié)論”的探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法。 2、通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀： 通過本節(jié)課教學(xué)，加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精 神和實(shí)踐能力。 學(xué)情分析 學(xué)生通過前面的學(xué)習(xí)，理解了靜電力做功與電荷量、電勢差的關(guān)系、了解了靜電力做功與電能轉(zhuǎn)化的知識，認(rèn)識了如何從非靜電力做功的角度描述電動(dòng)勢，并處理了部分電路歐姆定律的相關(guān)電路問題，已經(jīng)具備了通過功能關(guān)系分析建立閉合電路歐姆定律，并應(yīng)用閉合電路歐姆定律分析問題的知識與技能。 重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：1、推導(dǎo)閉合電路歐姆定律，應(yīng)用定律進(jìn)行有關(guān)討論。 2、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系 教學(xué)難點(diǎn)：路端電壓與負(fù)載、電流、路端電壓的關(guān)系 4教學(xué)過程 （一）引入新課 教師：前邊我們知道電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。只有用導(dǎo)線將電源、用電器連成閉合電路，電路中才有電流。 那么電路中的電流大小與哪些因素有關(guān)？電源提供的電能是如何在閉合電路中分配的呢？今天我們就學(xué)習(xí)這方面的知識。 （二）進(jìn)行新課 1、閉合電路歐姆定律 教師：閉合電路是由哪幾部分組成的？ 學(xué)生：內(nèi)電路和外電路。 教師：在外電路中，沿電流方向，電勢如何變化？ 為什么？ 學(xué)生：沿電流方向電勢降低。因?yàn)檎姾? 的移動(dòng)方向就是電流方向，在外電 路中，正電荷受靜電力作用，從高電勢向低電勢運(yùn)動(dòng)。 教師：在內(nèi)電路中，沿電流方向，電勢如何變化？為什么？ 學(xué)生（代表）：沿電流方向電勢升高。因?yàn)殡娫磧?nèi)部，非靜電力將正電荷從電勢低處移到電勢高處。 教師：（投影）教材圖2.7-2（如圖所示） 內(nèi)、外電路的電勢變化。 教師：引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)閉合電路的歐姆定律。 可按以下思路進(jìn)行：設(shè)電源電動(dòng)勢 為E，內(nèi)阻為r，外電路電阻為R， 閉合電路的電流為I， （1）寫出在t時(shí)間內(nèi)，外電路中消耗的電能E外的表達(dá)式； （2）寫出在t時(shí)間內(nèi)，內(nèi)電路中消耗的電能E內(nèi)的表達(dá)式； （3）寫出在t時(shí)間內(nèi)，電源中非靜電力做的功W的表達(dá)式； 學(xué)生：（1）E外=I2Rt （2）E內(nèi)=I2rt （3）W=Eq=EIt 根據(jù)能量守恒定律，W= E外+E內(nèi) 即EIt=I2Rt+I2rt 整理得：E=IR+Ir或者 教師（幫助總結(jié)）：這就是閉合電路的歐姆定律。 （1）內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。 （2）公式：I= （3）適用條件：外電路是純電阻的電路。 根據(jù)歐姆定律，外電路兩端的電勢降落為U外=IR，習(xí)慣上成為路端電壓，內(nèi)電路的電勢降落為U內(nèi)=Ir，代入E=IR+Ir 得 該式表明，電動(dòng)勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和。 2、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系 教師：對給定的電源，E、r均為定值，外電阻變化時(shí)，電路中的電流如何變化？ 學(xué)生：據(jù)I= 可知，R增大時(shí)I減小；R減小時(shí)I增大。 教師：外電阻增大時(shí)，路端電壓如何變化？ 理論分析： 教師：下面用前面學(xué)過的知識討論它們之間的關(guān)系。路端電壓與電流的關(guān)系式是什么？ 學(xué)生：U=E-Ir 教師：就某個(gè)電源來說，電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r是一定的。當(dāng)R增大時(shí)，由 得，I減小，由U=E-Ir，路端電壓增大。反之，當(dāng)R減小時(shí)，由 得，I增大，由U=E-Ir，路端電壓減小。 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證： 教師：實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)，讓我們一起來做下面的實(shí)驗(yàn)。 演示實(shí)驗(yàn)：探討路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律。 （1）投影實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。 （2）按電路圖連接電路。 （3）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變外電路的電 阻，觀察路端電壓怎樣隨電流（或 外電阻）而改變。 學(xué)生：總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 當(dāng)外電阻增大時(shí)，電流減小，路端電壓增大；當(dāng)外電阻減小時(shí)，電流增大，路端電壓減小。 拓展：討論兩種特殊情況： 教師：剛才我們討論了路端電壓跟外電阻的關(guān)系，請同學(xué)們思考：在閉合電路中，當(dāng)外電阻等于零時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 學(xué)生：發(fā)生短路現(xiàn)象。 教師：發(fā)生上述現(xiàn)象時(shí)，電流有多大？ 學(xué)生：當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，外電阻R=0，U外=0，U內(nèi)=E=Ir，故短路電流I= 。 教師：一般情況下，電源內(nèi)阻很小，像鉛蓄電池的內(nèi)阻只有0.005 Ω~0.1 Ω，干電池的內(nèi)阻通常也不到1 Ω，所以短路時(shí)電流很大，很大的電流會(huì)造成什么后果？ 學(xué)生：可能燒壞電源，甚至引起火災(zāi)。 教師：實(shí)際中，要防止短路現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)外電阻很大時(shí)，又會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？ 學(xué)生：斷路。斷路時(shí)，外電阻R→∝，電流I=0，U內(nèi)=0，U外=E。 教師：電壓表測電動(dòng)勢就是利用了這一原理。 3、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用 討論：電源的U—I圖象 教師：根據(jù)U=E-Ir，利用數(shù)學(xué)知識可以知道路 端電壓U是電流I的一次函數(shù)，同學(xué)們 能否作出U—I圖象呢？ 學(xué)生：路端電壓U與電流I的關(guān)系圖象是一條 向下傾斜的直線。 投影：U—I圖象如圖所示。 教師：從圖象可以看出路端電壓與電流的關(guān)系是什么？ 學(xué)生：U隨著I的增大而減小. 教師：直線與縱軸的交點(diǎn)表示的物理意義是什么？直線的斜率呢？ 學(xué)生：直線與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢E，直線的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻。 課堂練習(xí)： 1、在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢為1.5V，內(nèi)阻為0.12Ω，外電路的電阻為1.38Ω，求電路中的電流和路端電壓。 答案：I= 1 A U= 1.38V 2、如圖所示是某電源的外特性曲線，則下列 結(jié)論正確的是（ ） A．電源的電動(dòng)勢為6.0V B．電源的內(nèi)阻為12 Ω C．電流為0.2A時(shí)的外電阻是28.4 Ω D．電源的短路電流為0.5A 3、有兩節(jié)電池，他們的電動(dòng)勢分別為E1和E2，內(nèi)阻分別為r1和r2。將它們分別連成閉合電路，其外電路的電流I和路端電壓U的關(guān)系如圖所示，可以判定（ ） A．圖象交點(diǎn)所示狀態(tài)，兩電路的外電阻相等 B．E1>E2，r1>r2 C．圖象交點(diǎn)所示狀態(tài)，兩電路的電阻相等 D．E1下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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