閉合電路歐姆定律

1、閉合電路歐姆定律 時(shí)間2006年10月17日 班級(jí)：08屆13班 授課教師：王英杰一、教學(xué)目標(biāo)1、在物理知識(shí)方面的要求：（1）鞏固產(chǎn)生恒定電流的條件；（2）知道電動(dòng)勢(shì)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(shí)兩極間的電壓（3）明確在閉合回路中電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和（4）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（5）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：（1）通過電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的方法（2）從能量和能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動(dòng)勢(shì)的物理意義（3）通過對(duì)路端電壓、輸出功率、電源效率隨外

2、電阻變化的規(guī)律的討論培養(yǎng)學(xué)生的推理能力（4）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(dòng)勢(shì)是表示電源特性的物理量（2）閉合電路歐姆定律的內(nèi)容；（3）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(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和（2）短路、斷路特征（3）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(jì)引入新課： 教師：同學(xué)們都知道，電荷的定向移動(dòng)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(shì)差）演示：將小燈泡接在充滿電的電容器兩端，會(huì)看到什

3、么現(xiàn)象？（小燈泡閃亮一下就熄滅）為什么會(huì)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(shì)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(chǎng)力的作用下通過導(dǎo)線產(chǎn)生定向移動(dòng)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(shì)差也逐漸減少為零，所以電流減小為零，因此只有電場(chǎng)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(shì)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(shí)，電源

4、中的非靜電力將不斷做功，從而把已經(jīng)流到低電勢(shì)處的正電荷不斷地送回到高電勢(shì)處使它的電勢(shì)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(hào)、2號(hào)、5號(hào)、7號(hào)），請(qǐng)幾個(gè)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(hào)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(cè)量，發(fā)現(xiàn)結(jié)果確實(shí)是1.5V講臺(tái)上還擺放有手搖發(fā)電機(jī)、蓄電池、紐扣電

5、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(cè)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(cè)量其兩極間的電壓是相同的，不同種類的電池用電壓表測(cè)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(dòng)勢(shì)的概念板書：2、電源電動(dòng)勢(shì)教師：從上面的演示和分析可知，電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓板書：電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)其兩極間的電壓例如，各種型號(hào)的干電池的電動(dòng)勢(shì)都是1.5V那么把一節(jié)1號(hào)電池接入電路中，它兩極間的電壓是否還是1

6、.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(cè)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(cè)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(dòng)勢(shì)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(cè)量實(shí)驗(yàn)

7、中接通電鍵，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭使其阻值減小，由兩個(gè)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(cè)出電動(dòng)勢(shì) 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(dòng)勢(shì)板書：在閉合電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和，即 下面我們來分析在整個(gè)電路中電壓、電流、電阻之間的關(guān)系教師：我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，電路圖如圖所示觀察電鍵S先后接通1和2時(shí)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(shí)還稍暗些怎么解釋這個(gè)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

8、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(dòng)勢(shì)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(gè)表達(dá)式可以看出，在電源恒定時(shí)，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(shí)，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(gè)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??；而電動(dòng)勢(shì)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(gè)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)

9、象了教師：很好一般電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為是不變的那么外電阻 的變化，就會(huì)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(gè)重要推論（1）路端電壓 隨外電阻 變化的規(guī)律板書：5幾個(gè)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(hào)電池和1個(gè)10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(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)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(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎？學(xué)生：因?yàn)?變大，閉合電路的總電阻

10、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，隨外電阻減小而減小一般認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)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(shí)， 0，外電路可視為斷路， 0，根據(jù) ，則 ，即當(dāng)外電路斷開時(shí)，用電壓表直接測(cè)量電源兩極電壓，數(shù)值等于電源的電動(dòng)勢(shì)；當(dāng) 減小為0時(shí)，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斷路時(shí)， ， 0， ；短路時(shí)， ， 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(gè)固定的電源（設(shè) 、r是定值）向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率 ，又因?yàn)?，所以 ，當(dāng) 時(shí)，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(gè)固定的電源（即 、 是定值）向變化的外電阻供電時(shí)，輸