2.《閉合電路歐姆定律》教學(xué)設(shè)計

1、 K12教學(xué)同步資源 精彩與您同步高中物理電動勢 閉合回路的歐姆定律教學(xué)設(shè)計華南師大附中 黃愛國教學(xué)目的：一，幫助學(xué)生掌握電動勢這一比較抽象的物理概念；1，通過實例類比使學(xué)生了解電動勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量；2，通過演示實驗使學(xué)生理解電動勢在數(shù)值上等于閉合回路中內(nèi)、外電壓之和；3，通過實例分析使學(xué)生理解電動勢的定義式=中的非 是指非靜電力移送電荷所做的功。二，應(yīng)用能量守恒定律和焦耳定律推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律；三，通過實驗現(xiàn)象的分析，掌握新概念，培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、歸納的邏輯思維能力；四，使學(xué)生學(xué)會類比法、用比值法定義物理

2、量等常見的物理方法。教學(xué)重點：電動勢的概念和閉合回路的歐姆定律。教學(xué)難點：理解電動勢表征的物理意義、電動勢的定義式。教具：干電池、伏打電池、鉛蓄電池、疊層電池、小燈泡、手搖發(fā)電機、電容器、可調(diào)式高內(nèi)阻電源、電壓表（2只）、變阻箱、單刀開關(guān)（2個）、導(dǎo)線若干條、干電池供電的投影片、閉合電路電勢變化情況圖投影片、有關(guān)內(nèi)外電壓及總電壓的數(shù)據(jù)記錄表投影片、可調(diào)式高內(nèi)阻電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)和接線圖投影片。教學(xué)過程：一，實例類比，新課引入同學(xué)們，我們來觀察幾個常見的現(xiàn)象。1，演示實驗一：一個由小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線組成的簡單電路。操作（1）：閉合開關(guān)，燈亮嗎？（不亮，因為沒有接上電源）；操作（2）：斷開開關(guān)，接上干電

3、池，再閉合開關(guān)，燈亮了。設(shè)問：電路接通燈亮了，在這個過程中有沒有能量的轉(zhuǎn)化？（有）轉(zhuǎn)化了什么形式的能量？（電能轉(zhuǎn)化成光能）。電能又是從那里來的？（是干電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）2，演示實驗二：用一臺手搖發(fā)電機代替干電池。接通電路，燈亮嗎？（不亮）；操作1：轉(zhuǎn)動發(fā)電機手柄使發(fā)電機轉(zhuǎn)動起來（燈亮了），使發(fā)動機轉(zhuǎn)的更快（燈更亮了）設(shè)問：燈亮了，光能是由電能轉(zhuǎn)化來的，那么電能是從哪兒來的？用力轉(zhuǎn)動手柄，消耗了什么能？（機械能）不論是發(fā)電機還是電池，都可以把其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能。從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，電源就是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。在初中，我們學(xué)過電源的作用是可以在電路兩端維持一定的電壓，

4、而從能轉(zhuǎn)化的角度來看，電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。剛才看到發(fā)電機轉(zhuǎn)得慢些和快些，燈的亮度是不同的。也就是說單位時間內(nèi)電能轉(zhuǎn)化成光能的多少是不同的，轉(zhuǎn)的快，消耗的機械能功率大，單位時間里轉(zhuǎn)化的電能、轉(zhuǎn)化的光能就多。3，演示實驗三：把手搖發(fā)電機換成蓄電池和干電池分別供電，比較燈泡的亮度。（蓄電池供電時，燈更亮些）設(shè)問：蓄電池和干電池都是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電源，它們轉(zhuǎn)化電能的本領(lǐng)一樣嗎？（不一樣）那一個轉(zhuǎn)化電能的本領(lǐng)更大些？（蓄電池）過渡：凡是電源都具有把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，但不同的電源轉(zhuǎn)化電能的本領(lǐng)并不都是一樣的。那么怎樣來描述電源轉(zhuǎn)化電能的本領(lǐng)的大小呢？二，新課教學(xué)1，為了

5、表征電源轉(zhuǎn)化電能的本領(lǐng)大小的特征，物理學(xué)中引入了電動勢這個物理量，來描述電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。板書：（一），電動勢： 1，電動勢反映電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。2，展示實物：伏打電池（1.1V）、干電池（1.5V）、鉛蓄電池每節(jié)是（2V）、疊層電池（9V）。不同種類的電源，一般來說兩極間的電壓不相同，電源的電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入 電路時兩極間的電壓。板書：2，電源的電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極的電壓； 電動勢的單位為伏特。3，演示實驗四：用兩根導(dǎo)線把一個充滿電的電容器和一個小燈泡串聯(lián)在一起。提問：（1），看到什么？（用導(dǎo)線連接后，燈亮了，但燈又

6、慢慢的暗下來，最后燈不亮了）（2），為什么？（因為電容器的兩個極板帶有等量異種的電荷，兩極板間有一定的電勢差，用導(dǎo)線把電容器兩極板相連，導(dǎo)線中帶負(fù)電的自由電子在電場力的作用下做定向移動形成電流，所以燈亮了；但隨著帶負(fù)電的電子的移動，兩極板上的電荷越來越少，兩極板的電勢差也越來越小，電場力隨之變小，導(dǎo)線中的電子移動的數(shù)目也變小，電流就越來越小最后等于零，所以燈就越來越暗，最后燈不亮了。）過渡：要想得到穩(wěn)定的電流，就必須設(shè)法使流到正極板的負(fù)電荷重新回到負(fù)極板上去，這就需要有其他非靜電力的作用，電源就是提供非靜電力的裝置。4，以一節(jié)干電池為例分析電源的供電過程。（用投影器把圖一投影出來）正電荷聚集在

7、電源的正極（干電池的碳棒），負(fù)電荷聚集在電源的負(fù)極（干電池的鋅片外殼）。由電場知識可知：導(dǎo)線內(nèi)的自由電子在電場力的作用下由電勢低的負(fù)極向電勢高的正極做定向移動，在負(fù)極、開關(guān)、電燈到正極組成的外電路中形成電流，使燈亮了。在這個外電路中是靜電場力對自由電子做功，使電子能不斷的從負(fù)極向正極移動。在電源內(nèi)部的電路中，非靜電力做功，推動自由電子逆著電場力運動，從而由正極返回負(fù)極，以維持電源兩端穩(wěn)恒的電荷分布以及穩(wěn)恒的電勢差，非靜電力做功使其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。板書：3，在電源內(nèi)部，非靜電力移送單位電量的正電荷所做的功叫做電源的電動勢。以表示，即 = 。5，在外電路中，由于靜電場力的作用，電流的方向是由

8、電源的正極流向負(fù)極。在內(nèi)電路中，由于非靜電力的作用，電流的方向是由負(fù)極流向正極。為了方便，規(guī)定電源的電動勢的方向與電源內(nèi)部電流的方向相同，電動勢的方向?qū)嶋H上是表示電勢升高的方向。板書：4，把電源內(nèi)部從負(fù)極到正極的方向叫做電動勢的方向。6，通過演示實驗五提出問題：用電壓表直接接在電源的兩極測出電源兩極的電壓（測得的數(shù)值等于電源的電動勢）；把電源跟外電路接通后，再用電壓表測量電源兩極的電壓。比較前后兩次的測量結(jié)果可知；電源接入外電路后，電源兩極間的電壓變小了。原來在電源跟外電路接通后，內(nèi)外電路都由電流通過，內(nèi)電路有電阻，所以電流通過內(nèi)電路時產(chǎn)生了電勢降落，在內(nèi)電阻兩端出現(xiàn)一個壓降。過渡：下面我們通

9、過實驗來研究在閉合回路中，內(nèi)、外電路兩端的電壓與電源電動勢之間存在什么樣的關(guān)系。7，演示實驗六：研究內(nèi)外電壓與電源電動勢的關(guān)系。（1）利用圖二結(jié)合實物，介紹可變內(nèi)阻電源的實驗裝置和原理；（2）用電壓表測量電源的電動勢 （=2.02V）；（3）將電源接上外電路，電源內(nèi)阻r不變，閉合開關(guān)S1、S2，逐漸減少外電路電阻R的阻值，測出內(nèi)電壓、外電壓等各項數(shù)據(jù)，并填入表格中。（用投影片把表格投影出來）外電阻R（電壓（V）1.921.801.721.591.49內(nèi)電壓（V）20.420.51 （V）2.042.022.042.012.00（4）將電源接上外電

10、路，外電路電阻R的阻值固定，閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)整電源的內(nèi)阻r由小到大，測出內(nèi)電壓、外電壓等各項數(shù)據(jù)，并填入表格中。（用投影片把表格投影出來）外電阻R=90 、電源內(nèi)阻r由小變大：外電壓（V）1.801.621.501.381.25內(nèi)電壓（V）0.220.390.520.660.78 （V）2.022.012.022.042.03（5）分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：在負(fù)載R逐漸減小時，外電壓增大、內(nèi)電壓減??；在誤差允許范圍內(nèi)，總有= 。板書：5，閉合回路中，內(nèi)、外電阻改變都會引起內(nèi)、外電壓發(fā)生相應(yīng)的變化。 6，內(nèi)、外電壓之和是一個恒量，等于電源電動勢，= 。在電源內(nèi)部，非靜電力只是在接近兩極的很小范

11、圍內(nèi)起作用，通過非靜電力做功，推動電荷逆著電場力運動，從而使電勢躍升。通過圖三和圖四，舉例說明電源內(nèi)部電勢降落的情況。把不同的金屬銅板和鋅板分別插入稀硫酸溶液中，導(dǎo)體與溶液相接的地方發(fā)生電勢躍升，在兩板之間就會出現(xiàn)電勢差。BA段和CD段分別代表極板附近的兩次電勢躍升，B與C之間的電勢差代表內(nèi)電勢降落（內(nèi)電壓），D和A之間的電勢差代表外電路電勢降落（外電壓），電動勢就等于兩次電勢躍升之和。8，提出問題：怎樣根據(jù)焦耳定律和能量守恒定律推導(dǎo)出內(nèi)外電壓與電動勢的關(guān)系？（給3分鐘時間給學(xué)生進行推導(dǎo)）（推導(dǎo)過程：內(nèi)電路的非靜電力移送電荷的做功過程，除了要反抗電場力做功使一部分能量轉(zhuǎn)化為電勢能供外電路使用外

12、，同時還有一部分能量直接消耗在克服內(nèi)電阻做功使內(nèi)電路發(fā)熱。設(shè)通過內(nèi)外電路的電流強度為I，外電阻為R，內(nèi)電阻為r 。根據(jù)焦耳定律：在時間t 內(nèi)，內(nèi)外電路所消耗的總電能：=。根據(jù)能量守恒定律：所消耗的能量應(yīng)等于相同時間內(nèi)所產(chǎn)生的電能，即等于相同時間內(nèi)非靜電力移送同樣電量所做的功：=。所以有= 。由此也可以得到內(nèi)外電壓與電動勢的關(guān)系式=。）9，根據(jù)歐姆定律可以寫出：、，代入=可得=，由此可得，這就是閉合電路的歐姆定律。板書：二，閉合電路的歐姆定律：1， 內(nèi)容：閉合電路中的電流強度跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路中的電阻之和成反比。2， 定義式：10，學(xué)生閱讀課本例題，教師巡回解疑。三，鞏固練習(xí)1，一節(jié)蓄電池電動勢為2伏，含義是什么？一節(jié)干電池電動勢為1.5