理解閉合電路歐姆定律-課件

1、高中物理課程標準3-1、3-2模塊教材分析和教學建議邵東一中曾利明 2010.9. （一）新教材和原教材的 章節(jié)結構對比 新第一章 1 電荷及其守恒定律2 庫侖定律3 電場強度 4 電勢能和電勢5 電勢差 6 電勢差與電場強度的關系 7靜電現(xiàn)象的應用 7 電容器與電容8 帶電粒子在電場中的運動 原第十三章一、電荷庫侖定律二、電場電場強度三、電場線四、靜電屏蔽五、電勢差電勢六、等勢面七、電勢差與電場強度的關系八、電容器的電容九、帶電粒子在勻強電場中的運動十、靜電的利用和防止電勢能、電勢、電勢差的知識線索不同電勢能、電勢、電勢差的知識線索不同 新第二章 恒定電流 1 導體中的電場和電流2 電動勢

2、3 歐姆定律4 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 5 焦耳定律 6 電阻定律 7 閉合電路歐姆定律 8 多用電表 9 實驗：測定電池電動勢和內(nèi)阻 10 簡單的邏輯電路 原第十四章恒定電流一、歐姆定律二、電阻定律電阻率三、半導體及其應用四、超導及其應用五、電功和電功率六、閉合電路歐姆定律七、電壓表和電流表 增加 新第三章 磁場1 磁現(xiàn)象和磁場 2 磁感應強度3 幾種常見的磁場4 磁場對通電導線的作用力5 磁場對運動電荷的作用力6 帶電粒子在勻強磁場中的運動 原第十五章 磁場一、磁場磁感線二、安培力磁感應強度三、電流表的工作原理四、磁場對運動電荷的作用五、帶電粒子在磁場中的運動質譜儀六、回旋加速器 第四章 電磁

3、感應1 劃時代的發(fā)現(xiàn) 2 探究電磁感應的產(chǎn)生條件3 法拉第電磁感應定律4 楞次定律5 感生電動勢和動生電動勢6 互感和自感7 渦流 第十六章電磁感應一、電磁感應現(xiàn)象二、法拉第電磁感應定律三、楞次定律 四、欏次定律的應用五、自感現(xiàn)象六、日光燈原理七、渦流增加增加 新第五章 交變電流1 交變電流 2 描述交變電流的物理量3 電感和電容對交變電路的影響4 變壓器5 電能的輸送 原第十七章交變電流一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律二、表征交變電流的物理量三、電感和電容對交變電流的影響四、變壓器五、電能的輸送六、三相交變電流 新第六章 傳感器1 傳感器及其工作原理 2 傳感器的應用（一）3 傳感器的應用（二）

4、4 傳感器的應用實例 原第二冊（必加選）閱讀電容式傳感器閱讀動圈式話筒原理實驗傳感器的簡單應用總的感覺 一、結構方面：大體繼承了原教材的基本結構和線索，對此，不會造成教學不適應的問題。 二、內(nèi)容方面：新增加的知識內(nèi)容不多（傳感器、門電路）。而且在編寫這些新內(nèi)容時，注重基礎性、連貫性和可讀性，新教科書在知識上不會有大的困難。 三、理念方面：新教科書重視“過程“目標的落實，重視“情感”目標的體現(xiàn)，重視聯(lián)系學生生活、社會實踐和現(xiàn)代科技。如何在新教科書的基礎上通過教師的進一步創(chuàng)造，在課堂教學中體現(xiàn)新的課程理念，這是實施新課程需要解決的最大問題。（二）教材分析、介紹和教學建議一、進一步完善了靜電學中知識

5、鏈電 場 力電場強度電 勢 差電 勢電 勢 能電場力的功電場力做功與路徑無關試探電荷在場中某點受的電場力與電荷量的比值跟試探電荷無關EF/q和重力與重力勢能類比WABEpAEpB試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關Ep /q電場中兩點電勢之差叫電勢差UABABE數(shù)值等于沿場強方向單位距離的電勢差UEd電 場 力電場強度電 勢 差電 勢電 勢 能電場力的功試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關電場力做功與路徑無關電場中兩點電勢之差叫電勢差試探電荷在場中某點受的電場力與電荷量的比值跟試探電荷無關E數(shù)值等于沿場強方向單位距離的電勢差EF/qWABEpAEpBEp

6、 /qUABABUEd和重力與重力勢能類比WABEpAEpB電 場 力電場強度電 勢 差電 勢電 勢 能電場力的功電勢定義：單位正電荷由該點移到參考點（零電勢）電場力所做的功定義: UABWAB / q電 勢電 勢 差電 勢 能和重力與重力勢能類比電場強度電 場 力靜電力做功與路徑無關沒有證明原教材中的有關知識鏈電場力的功定義式?jīng)Q定式電場強度F / q（點電荷）電 勢E / q（點電荷）電 容Q / U（平行板電容器）上述教材的設計有利于知識的類比：電 阻 U / I（金屬導體） 二、建立了靜電現(xiàn)象和恒定電流之間的內(nèi)在聯(lián)系學生對第二章中“通電導體兩端存在電勢差、導體內(nèi)部電子在電場力作用下定向運

7、動” 的認識，跟第一章中“導體內(nèi)部場強為零、導體是一個等勢體”的說法不符，感到困惑。新教科書本章教材的第一節(jié)課，便在靜電場知識的基礎上，通過分析，引入恒定電場的概念，建立了靜電現(xiàn)象跟恒定電場之間的內(nèi)在聯(lián)系。MNE0FFnFtAB假設在電源正、負極之間連一根導線意圖：建立第一、第二兩章的聯(lián)系，消除困惑MNE0FFnFt 假設在電源正、負極之間連一根導線ABMNE0MNEEE0E導線內(nèi)很快形成沿導線方向恒定電場經(jīng)歷一次由不平衡到動態(tài)平衡的變化分析過程為串、并聯(lián)電路的電流關系提供理論分析基礎三、重視對知識線索的進一步規(guī)劃和設計1.串聯(lián)和并聯(lián)電路關于串、并聯(lián)電路的主要知識線索串、并聯(lián)電路的電壓關系串、

8、并聯(lián)電路的電阻關系根據(jù)電勢差的概念理論分析串、并聯(lián)電路的電流關系ABCDabcdb1c1d1a1根據(jù)“電荷分布穩(wěn)定”分析得出導線上堆積電荷分布穩(wěn)定導線內(nèi)恒定電場的形成過程電流表和電壓表（及量程改變）建立電流表和電壓表的電路模型AV第三節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電壓表和電流表一個電壓可讀的大電阻一個電流可讀的小電阻2004高考“理綜”第22題從電壓表的電路模型思考，本題實際上是一個簡單的計算題。三、重視對知識線索的進一步規(guī)劃和設計1.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路2.閉合電路歐姆定律用實驗的方法得出閉合電路歐姆定律有優(yōu)點也有缺陷優(yōu)點：增強了實踐意識 提高了探究能力缺陷：學生對內(nèi)電壓的測量難以理解實驗可以得到“內(nèi)、

9、外電壓之和等于一個常數(shù)”的結論，但如何跟電動勢發(fā)生聯(lián)系，難從本質上說明。三、重視對知識線索的進一步規(guī)劃和設計1.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路2.閉合電路歐姆定律課程 標準要求：“理解閉合電路歐姆定律” 教科書用理論分析的方法推導出閉合電路歐姆定律，以利于對該定律的理解。 推導的核心過程是分析閉合電路以下三處的能量轉化 外電路： E外I2R t 內(nèi)電路： E內(nèi)I2 r t 電池化學反應層： W E I t 這需要一個清晰、合理、不斷深化的教學線索電池化學反應層E I t內(nèi)電路 I2 r t外電路I2R t第2節(jié)課文非靜電力移送電荷做的功等于其電勢能的增加量。電動勢與非靜電力做功的關系 EW/q練習題：根據(jù)

10、電動勢計算非靜電力做功根據(jù)“電場力做功，電勢能減?。环庆o電力做功，電勢能增”分析閉合電路各點的電勢高低關系。一個沿電流方向電勢高低變化的直觀圖在圖中分清哪是內(nèi)電路、哪是外電路在內(nèi)、外電路電勢降落處應用焦耳定律根據(jù)能量守恒推導出閉合電路歐姆定律通過路端電壓跟負載的關系理解歐姆定律用斷路和短路兩種極端情況深化對定律的理解鏈4鏈6本節(jié)課的結構和線索四、把理論探討和實驗探究結合起來關于決定金屬導體電阻大小的因素的探究a 和 b ：長度不同探究方案一aVVVVbcda 和 c ：橫截面積不同a 和 d ：材料不同四、把理論探討和實驗探究結合起來關于決定金屬導體電阻大小的因素的探究1. 理論分析導體電阻跟

11、長度的關系；探究方案二一個導體，可以把它看成是由n段相同長度、橫截面積的同樣導體串聯(lián)而成的。2. 理論分析導體電阻跟橫截面積的關系；一個導體，可以把它看成是由n股相同長度、橫截面積的同樣導體并聯(lián)而成的。3. 實驗探究導體電阻跟材料的關系；可以取不同長度、橫截面積、不同材料的導體進行實驗。（探究不同材料比例常數(shù)） 圖中電源的電動勢1.5 V，內(nèi)阻0.5，電流表滿偏電流10mA，電流表電阻7.5，A、B為接線柱。 (1) 用導線使A、B 短路，此時，應把可變電阻R1調節(jié)為多少才能使電流表達到滿偏電流？ 一個例題 (2)調至滿偏后保持R1的值不變，在A、B間接入一個150的定值電阻R2，電流表指針指

12、著何處？ (3)如果A、B間接另一電阻R，R的值和電流表讀數(shù) I 有什么關系？ GAB導線電阻R2R1Er5mAR1.5/I -150五、把習題教學的體驗跟物理知識的構建結合起來 如果電流表10mA刻度標為“0”，把5mA刻度標為150”，把0mA刻度標為“”，把其它電流刻度都按 R1.5/I -150 轉換成電阻刻度，它豈不成了一個能直接測量電阻的儀器？142歐姆表關于歐姆表的教學 (2)調至滿偏后保持R1的值不變，在A、B間接入一個150的定值電阻R2，電流表指針指著何處？ (3)如果A、B間接另一電阻R，R的值和電流表讀數(shù) I 有什么關系？ G5mAR1.5/I -150教學中還可以進一

13、步配合真實的演示實驗，呈現(xiàn)習題的答案和刻度改裝的過程，把習題教學、實驗、刻度改裝和新課教學融合在一個真實的、視聽同步的過程中。五、把習題教學的體驗跟物理知識的構建結合起來 142 圖中電源的電動勢1.5 V，內(nèi)阻0.5，電流表滿偏電流10mA，電流表電阻7.5，A、B為接線柱。 (1) 用導線使A、B 短路，此時，應把可變電阻R1調節(jié)為多少才能使電流表達到滿偏電流？ 一個例題關于歐姆表的教學 教科書只有單向傳遞信息的功能，它只能通過文字和圖形把信息提供給讀者，教科書無法收集讀者的信息，更不可能對讀者的信息在教學現(xiàn)場中進行反饋。因此，有呼有應的教學設計需要教師在教科書的基礎上進一步創(chuàng)造。本章“多

14、用電表”一節(jié)，教科書為教師設計雙邊活動的教學過程提供了一個初步的框架。 六、讓學生在解決問題的探究過程中學習新知識 上圖中，甲、乙、丙分別是電流表、歐姆表和電壓表的示意圖。下圖是一個單刀多擲開關，通過操作開關，接線柱 B 可以接通1，也可以接通2或3?，F(xiàn)在要使 B 接通1時，能像圖甲那樣成為電流表，接通2時像乙那樣成為電阻表，接通3時像丙那樣成為電壓表，這就成了一個簡單的多用電表。討論一下，這個多用電表的電路圖是怎樣的？請對照兩個圖，把它在下圖基礎上畫出來。做一做AA甲乙丙R1R2AAAABBB12 3 AB12 3 ABAA甲乙丙R1R2BAABAABR1R2A6B1AG2345AS 下面是

15、一個多量程多用電表的電路示意圖，電流、電壓、電阻各有兩個量程。請談一談：開關S 調到哪兩個位置上多用電表測量的是電流？調到哪兩個位置上測量的是電壓？調到哪兩位置上測量的是電阻？兩個位置中哪個位置測量的量程大？ 在識別電阻檔和電壓檔電路時，可以把虛線框內(nèi)的電路當成一個電流表。說一說E1E2 楞次定律 七、提供科學探究教學設計的思路 感應電流方向感應電流磁場方向磁鐵磁場方向B感和B鐵方向關系N 極向下插入時S 極向下插入時一次關于楞次定律的探究課堂教學摘錄NS當磁鐵插入線圈時，線圈中的磁通量增大，當磁鐵抽出線圈時，線圈中的磁通量減小。下面探究磁通量增大和減小時線圈中感應電流方向的特點。（1）線圈中

16、磁通量增大時：可得出的結論：_。感應電流方向感應電流磁場方向磁鐵磁場方向B感和B鐵方向關系N 極在下抽出時S 極在下抽出時根據(jù)以上（1）和（2）的結論，進一步概括得出：線圈中感應電流的方向和磁通量變化的關系為：_.逆時針 向上 向下 相反順時針 向下 向上 相反順時針 向下 向下 相同逆時針 向上 向上 相同怎么事先就知道要比較B感和B鐵方向關系？怎么事先就知道表中要列一個“感應電流磁場的方向” ？（2）線圈中磁通量減小時：可得出的結論：_。增加，相反減小，相同阻礙變化感應電流方向感應電流磁場方向磁鐵磁場方向N 極向下插入時S 極向下插入時關于楞次定律的探究NS當磁鐵插入線圈時，線圈中的磁通量

17、增大，當磁鐵抽出線圈時，線圈中的磁通量減小。下面探究磁通量增大和減小時線圈中感應電流方向的特點。線圈磁通量增大的情況：線圈磁通量減小時情況：感應電流方向感應電流磁場方向磁鐵磁場方向N 極在下抽出時S 極在下抽出時根據(jù)實驗記錄進行分析可知，線圈中感應電流的方向和磁通量變化的關系為：_ .逆時針 向上 向下順時針 向下 向上順時針 向下 向下逆時針 向上 向上應用楞次定律判定感應電流方向的思路感應電流的磁場方向感應電流的方向楞次定律右手螺旋定則明確研究的對象是哪一個閉合電路該電路磁通量如何變化該電路磁場的方向如何應用楞次定律判定感應電流方向的思路感應電流的方向明確研究的對象是哪一個閉合電路感應電流

18、的磁場方向該電路磁通量如何變化該電路磁場的方向如何楞次定律描述的就是這三個量之間的關系楞次定律描述的就是這三個量之間的關系楞次定律描述的就是這三個量之間的關系楞次定律右手螺旋定則思路：它不單用來判定感應電流方向基本要求：八、實驗統(tǒng)一、基本的要求和靈活、多樣的方法相結合 實驗原理：根據(jù)閉合電路歐姆定律，測出電路中除電動勢、內(nèi)阻以外有關物理量，利用圖象或計算，求出電動勢和內(nèi)阻。數(shù)據(jù)處理：用圖象分析時，什么表示電動勢？什么表示內(nèi)阻？怎樣減小實驗的偶然誤差？多樣的方法：通過外電路U、I、R關系的變換，閉合電路歐姆定律可以寫成多種方式。因此，通過測量U和I、或者U和R、或者I和R都可以求得電動勢和內(nèi)阻。

19、實驗方法的多樣性可以拓展學生的思路，可以避免死記實驗步驟，有利于靈活把握實驗原理，也有利于因地制宜選擇實驗器材。實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻八、實驗統(tǒng)一、基本的要求和靈活、多樣的方法相結合 實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻2005年全國高考理綜考試大綱變化的啟示：2004年的“用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)阻”2005年改為“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”。統(tǒng)一、基本的實驗要求和靈活、多樣的實驗方法相結合，這是人教版高中物理課程標準教科書對待物理實驗（學生實驗）的基本原則。九、“傳感器”內(nèi)容介紹 高中物理課程標準選修32模塊的內(nèi)容標準： （三）傳感器： （1）知道非電學量轉化為電學量的技術意義 （2

20、）通過實驗，知道常見傳感器的工作原理 （3）列舉傳感器在生活和生產(chǎn)中的應用選修32教科書： 第六章 傳感器第1節(jié) 傳感器及其工作原理第2節(jié) 傳感器的應用（一）第3節(jié) 傳感器的應用（二）第4節(jié) 傳感器的應用實例第1節(jié) 傳感器及其工作原理演示實驗：小盒子 A 的側面露出一個小燈泡，盒外沒有開關，但是把磁鐵 B 放到盒子上面燈泡就發(fā)光，把磁鐵移走，燈泡熄滅。盒子里有什么裝置？第1節(jié) 傳感器及其工作原理傳感器是指這樣一類元件：它能感受例如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們轉換成電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。從而能方便地進行測量、傳輸、處理和控制。傳感器是指這樣一類元件：它能感受

21、例如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們轉換成電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。從而能方便地進行測量、傳輸、處理和控制。如右圖，被測物體在左右方向發(fā)生位移時，電介質板隨之在電容器兩極板之間移動。物體位移的變化，就轉換成了電容量的變化。第1節(jié) 傳感器及其工作原理硫化鎘的電阻率跟光照的強度有關。把硫化鎘涂敷在絕緣板上，另涂敷兩個柵狀電極，不同強度的光照射，兩電極間的電阻不同。光敏電阻熱敏電阻金屬熱電阻第1節(jié) 傳感器及其工作原理在一個很小的矩形半導體（例如砷化銦）薄片上，制作4個電極，就成了一個霍爾元件。它可以把磁學量“磁感應強度”轉換為電學量“電壓”?；魻栐?節(jié) 傳感器及其工

22、作原理傳感器應用的一般模式應用舉例第2節(jié) 傳感器的應用（一）電子秤 應變片發(fā)生形變時其電阻隨之發(fā)生變化，在恒定電流下，應變片是把形變（幾何量）轉換為電壓（電學量）的元件。力傳感器的應用第2節(jié) 傳感器的應用（一）話 筒動圈式話筒：膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生周期性變化的感應電流。聲傳感器的應用電容式話筒：金屬膜片M 和固定電極 N 形成一 個電容器，M 在聲波作用下振動，電容器的電容作周期性變化，電阻 R 兩端的電壓也做相應的周期性變化。第2節(jié) 傳感器的應用（一）電燙斗雙金屬片溫度傳感器：常溫下兩觸點分離。溫度升高，兩種金屬膨脹性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點接觸。溫度傳感器的應用電燙斗的構造思考與討論：常溫下兩觸點是接觸還是分離？如何用調溫旋鈕來升高或降低電燙斗的工作溫度？第2節(jié) 傳感器的應用（一）電飯鍋感溫鐵氧體的“居里點”：感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，但溫度升高到103時便失去了鐵磁性，這個溫度稱為這種材料的“居里溫度”或“居里點”。溫度傳感器的應用電飯鍋的構造思考與討論：開始做飯時為什么要壓下開關按鈕？若用電飯鍋燒水，水在沸騰以后是否會自動斷電？第3節(jié) 傳感器的應用（二）測溫儀溫度傳感器的應用