2.《閉合電路歐姆定律》教學設計

1、 K12教學同步資源 精彩與您同步高中物理電動勢 閉合回路的歐姆定律教學設計華南師大附中 黃愛國教學目的：一，幫助學生掌握電動勢這一比較抽象的物理概念；1，通過實例類比使學生了解電動勢是表征電源把其他形式的能轉化為電能的本領大小的物理量；2，通過演示實驗使學生理解電動勢在數值上等于閉合回路中內、外電壓之和；3，通過實例分析使學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，應用能量守恒定律和焦耳定律推導出閉合電路的歐姆定律；三，通過實驗現象的分析，掌握新概念，培養(yǎng)學生觀察、思考、歸納的邏輯思維能力；四，使學生學會類比法、用比值法定義物理

2、量等常見的物理方法。教學重點：電動勢的概念和閉合回路的歐姆定律。教學難點：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、可調式高內阻電源、電壓表（2只）、變阻箱、單刀開關（2個）、導線若干條、干電池供電的投影片、閉合電路電勢變化情況圖投影片、有關內外電壓及總電壓的數據記錄表投影片、可調式高內阻電源內部結構和接線圖投影片。教學過程：一，實例類比，新課引入同學們，我們來觀察幾個常見的現象。1，演示實驗一：一個由小燈泡、開關、導線組成的簡單電路。操作（1）：閉合開關，燈亮嗎？（不亮，因為沒有接上電源）；操作（2）：斷開開關，接上干電

3、池，再閉合開關，燈亮了。設問：電路接通燈亮了，在這個過程中有沒有能量的轉化？（有）轉化了什么形式的能量？（電能轉化成光能）。電能又是從那里來的？（是干電池把化學能轉化為電能）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：轉動發(fā)電機手柄使發(fā)電機轉動起來（燈亮了），使發(fā)動機轉的更快（燈更亮了）設問：燈亮了，光能是由電能轉化來的，那么電能是從哪兒來的？用力轉動手柄，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化成電能。從能量轉化的角度來看，電源就是把其他形式的能轉化為電能的一種裝置。在初中，我們學過電源的作用是可以在電路兩端維持一定的電壓，

4、而從能轉化的角度來看，電源是把其他形式的能轉化為電能的裝置。剛才看到發(fā)電機轉得慢些和快些，燈的亮度是不同的。也就是說單位時間內電能轉化成光能的多少是不同的，轉的快，消耗的機械能功率大，單位時間里轉化的電能、轉化的光能就多。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）設問：蓄電池和干電池都是把化學能轉化為電能的電源，它們轉化電能的本領一樣嗎？（不一樣）那一個轉化電能的本領更大些？（蓄電池）過渡：凡是電源都具有把其他形式的能轉化為電能的本領，但不同的電源轉化電能的本領并不都是一樣的。那么怎樣來描述電源轉化電能的本領的大小呢？二，新課教學1，為了

5、表征電源轉化電能的本領大小的特征，物理學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化為電能的本領。板書：（一），電動勢： 1，電動勢反映電源將其他形式的能量轉化為電能本領的物理量。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：用兩根導線把一個充滿電的電容器和一個小燈泡串聯在一起。提問：（1），看到什么？（用導線連接后，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，用導線把電容器兩極板相連，導線中帶負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，導線中的電子移動的數目也變小，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，就必須設法使流到正極板的負電荷重新回到負極板上去，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），負電荷聚集在電源的負極（干電池的鋅片外殼）。由電場知識可知：導線內的自由電子在電場力的作用下由電勢低的負極向電勢高的正極做定向移動，在負極、開關、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極向正極移動。在電源內部的電路中，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化為電能。板書：3，在電源內部，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、電源的正極流向負極。在內電路中，由于非靜電力的作用，電流的方向是由負極流向正極。為了方便，規(guī)定電源的電動勢的方向與電源內部電流的方向相同，電動勢的方向實際上是表示電勢升高的方向。板書：4，把電源內部從負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，內外電路都由電流通過，內電路有電阻，所以電流通過內電路時產生了電勢降落，在內電阻兩端出現一個壓降。過渡：下面我們通

9、過實驗來研究在閉合回路中，內、外電路兩端的電壓與電源電動勢之間存在什么樣的關系。7，演示實驗六：研究內外電壓與電源電動勢的關系。（1）利用圖二結合實物，介紹可變內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，電源內阻r不變，閉合開關S1、S2，逐漸減少外電路電阻R的阻值，測出內電壓、外電壓等各項數據，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S1、S2，調整電源的內阻r由小到大，測出內電壓、外電壓等各項數據，并填入表格中。（用投影片把表格投影出來）外電阻R=90 、電源內阻r由小變大：外電壓（V）1.801.621.501.381.25內電壓（V）0.220.390.520.660.78 （V）2.022.012.022.042.03（5）分析實驗數據得出結論：在負載R逐漸減小時，外電壓增大、內電壓減??；在誤差允許范圍內，總有= 。板書：5，閉合回路中，內、外電阻改變都會引起內、外電壓發(fā)生相應的變化。 6，內、外電壓之和是一個恒量，等于電源電動勢，= 。在電源內部，非靜電力只是在接近兩極的很小范

11、圍內起作用，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電勢降落（內電壓），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：怎樣根據焦耳定律和能量守恒定律推導出內外電壓與電動勢的關系？（給3分鐘時間給學生進行推導）（推導過程：內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電阻做功使內電路發(fā)熱。設通過內外電路的電流強度為I，外電阻為R，內電阻為r 。根據焦耳定律：在時間t 內，內外電路所消耗的總電能：=。根據能量守恒定律：所消耗的能量應等于相同時間內所產生的電能，即等于相同時間內非靜電力移送同樣電量所做的功：=。所以有= 。由此也可以得到內外電壓與電動勢的關系式=。）9，根據歐姆定律可以寫出：、，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， 內容：閉合電路中的電流強度跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路中的電阻之和成反比。2， 定義式：10，學生閱讀課本例題，教師巡回解疑。三，鞏固練習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