閉合電路歐姆定律教案

§2.7閉合電路歐姆定律〔2學時〕第1學時一、教學目的1．懂得電動勢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兩極間的電壓；從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動勢的物理意義。2．明確在閉合回路中電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和。3．純熟掌握閉合電路歐姆定律的兩種體現(xiàn)式和及其合用條件。二、教學重點、難點分析:1．重點：閉合電路歐姆定律的內(nèi)容；2．難點：應用閉合電路歐姆定律進展簡樸電路的分析計算。三、教學辦法：實驗演示，啟發(fā)式教學四、教具：不同型號的干電池假設(shè)干、小燈泡〔3.8V〕、電容器一種、紐扣電池假設(shè)干、手搖發(fā)電機一臺、可調(diào)高內(nèi)阻蓄電池一種、電路示教板一塊、示教電壓表〔0～2.5V〕兩臺、10Ω定值電阻一種、滑線變阻器〔0～50Ω〕一只、開關(guān)、導線假設(shè)干。五、教學過程：〔一〕新課引入教師：同窗們都懂得，電荷的定向移動形成電流。那么，導體中形成電流的條件是什么呢？〔學生答：導體兩端有電勢差?！逞菔荆簩⑿襞萁釉诔潆姾蟮碾娙萜鲀啥?，會看到什么現(xiàn)象？〔小燈泡閃亮一下就熄滅?！碁槭裁磿霈F(xiàn)這種現(xiàn)象呢？分析：當電容器充完電后，其上下兩極板分別帶上正負電荷，如圖1所示，

兩板間形成電勢差。當用導線把小燈泡和電容器兩極板連通后，電子就在電場力作用下沿導線定向移動形成電流，但這是一瞬間的電流。由于兩極板上正負電荷逐步中和而減少，兩極板間電勢差也逐步減小為零，因此電流減小為零，因此要得到持續(xù)的電流，就必須有持續(xù)的電勢差。教師：能夠產(chǎn)生持續(xù)電勢差的裝置就是電源。那么，如何描述電源的特性？電源接入電路，構(gòu)成閉合電路，閉合電路中的電流有什么規(guī)律呢？這節(jié)課我們就來學習閉合電路歐姆定律?！捕尺M展新課【板書】第七節(jié)閉合電路歐姆定律【板書】一、閉合電路歐姆定律【板書】1．閉合電路的構(gòu)成閉合電路由兩局部構(gòu)成，一局部是電源外部的電路，叫做外電路，涉及用電器和導線等。另一局部是電源內(nèi)部的電路，叫內(nèi)電路，如發(fā)電機的線圈、電池的溶液等。外電路的電阻普通叫做外電阻。內(nèi)電路也有電阻，普通叫做電源的內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻?！景鍟?．電動勢和內(nèi)、外電壓之間的關(guān)系教師：多個型號的干電池的電動勢都是1.5V。那么把一節(jié)1號電池接入電路中，它兩極間的電壓與否還是1.5V呢？用示教板演示，電路如圖2所示，

結(jié)論：開關(guān)閉合前，電壓表達數(shù)是1.5V，開關(guān)閉合后，電壓表達數(shù)變?yōu)?.4V。實驗闡明，電路中有了電流后，電源兩極間的電壓減小了。教師：上面的實驗中，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？用投影儀展示實驗電路，如圖3所示。

接在電源外電路兩端的電壓表測得的電壓叫外電壓。在電源內(nèi)部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測得的電壓叫內(nèi)電壓。我們現(xiàn)在就通過實驗來研究閉合電路中電動勢和內(nèi)、外電壓之間的關(guān)系。教師：向?qū)W生介紹實驗裝置及電路連接辦法，重點闡明內(nèi)電壓的測量。實驗中接通S1、S2，移動滑動變阻器的滑動頭使其阻值減小，由兩個電壓表讀出假設(shè)干組內(nèi)、外電壓U′和U的值。再斷開S1，由電壓表測出電動勢E。分析實驗成果能夠發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢？學生：在誤差許可的X圍內(nèi)，內(nèi)、外電壓之和等于電源電動勢?！景鍟吭陂]合電路中，電源的電動勢等于內(nèi)、外電壓之和，即E=U′＋U教師：我們把公式E=U′＋U兩邊同乘以電量q，得到qE=qU′＋qU，這個式子的物理含義是什么呢？在第一章我們學習過一種公式W=qU，用來計算電場力對電荷做的功。因此qU′＋qU等于電量q通過外電路和內(nèi)電路時消耗的總電能。由能量守恒定律可知，qE就應當是電源提供的總電能。當q=1C時電源提供的總電能就是EJ，數(shù)值上等于電動勢。電源提供應電路的總電能是其它非靜電力做功轉(zhuǎn)化而來的，因此，電動勢的大小也能夠反映出電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。例如干電池的電動勢是1.5V，它的物理含義是什么呢？〔1〕表達非靜電力把1C正電荷從電源負極搬到正極所做的功是1.5J；〔2〕表達電場力搬運1C正電荷沿閉合回路走一周所做的功是1.5J?！景鍟?、閉合電路歐姆定律問題設(shè)計：

如圖4所示電路中電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，外電阻為R，試求電路中的電流I引導學生推導：∵E=U+U′而U=IRU′=Ir∴E=IR+Ir或者寫成：其中，R+r表達整個電路總電阻，R為外電路總電阻，r為內(nèi)阻，I為閉合電路總電流。上式闡明：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比，這就是閉合電路歐姆定律。闡明：閉合電路歐姆定律的合用條件：純電阻電路?！景鍟俊?〕內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比〔2〕公式：或者〔3〕合用條件：純電阻電路〔三〕例題精講【例題1】在如圖5所示的電路中，R1=14.0Ω，R2=9.0Ω，當開關(guān)S扳到位置1時，電流表的示數(shù)為I1=0.20A；當開關(guān)S板到位置2時，電流表的示數(shù)為I2=0.30A，求電源的電動勢和內(nèi)電阻。

〔E＝3.0V，r＝1.0Ω〕目的：〔1〕熟悉閉合電路歐姆定律；〔2〕介紹一種測電動勢和內(nèi)阻的辦法〔四〕總結(jié)、拓展1．電動勢是描述電源將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，數(shù)值上還等于閉合電路內(nèi)、外電壓之和。2．閉合電路歐姆定律的兩種體現(xiàn)式和注意合用條件：純電阻電路第2學時一、教學目的1．通過復習，純熟掌握閉合電路歐姆定律的兩種體現(xiàn)式和及其合用條件。2．純熟掌握路端電壓和負載的關(guān)系。3．掌握電源的總功率P總=IE，電源的輸出功率P輸=IU，電源內(nèi)阻上損耗的功率P內(nèi)=I2r及它們之間的關(guān)系：二、教學重點、難點分析1．重點：應用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流強度隨外電阻變化的關(guān)系。2．難點：短路、斷路特性，路端電壓隨外電阻的變化。三、教學辦法：實驗演示，啟發(fā)式教學四、教具：電路示教板一塊，示教電壓表〔0～2.5V〕、電流表，10Ω定值電阻一種，滑線變阻器〔0～50Ω〕一只，開關(guān)，導線假設(shè)干。五、教學過程：〔一〕新課引入教師：上節(jié)課我們學習了閉合電路的歐姆定律，請大家寫出閉合電路歐姆定律的兩個體現(xiàn)式。學生：；教師：當外電路的電阻變化時，外電路兩端的電壓、電路中的電流、電功率怎么變化呢？這節(jié)課我們就來學習這些內(nèi)容。〔二〕進展新課【板書】第七節(jié)閉合電路歐姆定律【板書】三、路端電壓跟負載的關(guān)系【板書】1、路端電壓外電路的電勢降落，也就是外電路兩端的電壓，叫做路端電壓。路端電壓就是電源加在負載〔用電器〕上的“有效〞電壓，也就是電源兩極之間的電壓。那么路端電壓與負載之間有何關(guān)系呢？【板書】2、路端電壓跟負載的關(guān)系實驗：以下圖。

實驗結(jié)論：當負載電阻R增大時，電流I將減小，那么電源內(nèi)阻上的電勢降Ir將減小，因此路端電壓U增大，因此路端電壓U隨外電阻的增大而增大。引導學生分析：由得路端電壓體現(xiàn)式為：可見，電源的電動勢和內(nèi)阻r是一定的，當負載電阻R增大時，由知電流I將減小，由知路端電壓增大；相反，當負載電阻R減小時，電流I增大，路端電壓減小?！才囵B(yǎng)學生分析推理能力〕兩個特例：〔1〕短路當R→0時，I→E/r，能夠認為U=0，路端電壓等于零。這種狀況叫電源短路。發(fā)生短路時，電流強度叫短路電流，，普通，電源的內(nèi)阻都比擬小，因此短路電流很大。普通狀況下，要避免電源短路?！?〕斷路當R→∞，也就是當電路斷開時，I→0那么U=E。當斷路〔亦稱開路〕時，路端電壓等于電源的電動勢。闡明：在用電壓表測電源的電壓時，有電流通過電源和電壓表，外電路并非斷路，這時測得的路端電壓并不等于電源的電動勢。只有當電壓表的電阻非常大時，電流非常小，此時測出的路端電壓非常近似地等于電源的電動勢?！景鍟?、U-I圖線以下圖為的函數(shù)圖像，是一條傾斜向下的直線。從圖線能夠看出，路端電壓U隨著電流I的增大而減小。圖線還反映出電源的特性：直線的傾斜程度跟內(nèi)阻r有關(guān)，內(nèi)阻越大，傾斜得越厲害；直線與縱軸交點的縱坐標表達電源電動勢的大小〔I=0時，U=E〕?！景鍟克?、閉合電路中的功率在公式E=U外+U內(nèi)中，兩端乘以電流I得到：式中分別表達外電路和內(nèi)電路上消耗的電功率，表達電源提供的電功率。上式表達，電源提供的電能只有一局部消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其它形式的能。另一局部消耗在內(nèi)電路上，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。電動勢E越大，電源提供的電功率越大，這表達電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)越大。如果外電路為純電阻電路，上式可表達為

〔三〕例題精講電路構(gòu)造變化問題的討論【例1】在以下圖的電路中，在滑動變阻器R2的滑動頭向下移動的過程中，電壓表V和電流表A的示數(shù)變化狀況如何？

目的：熟悉路端電壓隨外電阻變化的關(guān)系及分析辦法?！纠?】如圖甲所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)阻r恒定，當負載R變化時，電路中的電流發(fā)生變化，于是電路中的三個功率：電源的總功率P總、電源內(nèi)部消耗功率P內(nèi)和電源的輸出功率P外隨電流變化的圖線可分別用圖乙中三條圖線表達，其中圖線Ⅰ的函數(shù)體現(xiàn)式是______；圖線Ⅱ的函數(shù)體現(xiàn)式是______；圖線Ⅲ的函數(shù)體現(xiàn)式是______。

【例3】在以下圖的電路中，R1=10Ω，R2=20Ω，滑動變阻器R的阻值為0~50Ω，當滑動觸頭P由I向b滑動的過程中，燈泡L的亮度變化狀況是_______

A.逐步變亮B.逐步變暗C.先變亮后變暗D.先變暗后變亮解析：燈泡的亮度由燈的實際功率大小決定.電燈燈絲電阻不變，研究通過燈絲電流的大小可知燈的亮度.電源電動勢E和內(nèi)阻r不變，通過燈泡電流由外電路總電阻決定。外電阻是由滑動變阻器連入電路局部的電阻決定的，當滑動觸頭由a向b滑動過程中，滑動變阻器連入電路局部的電阻增大，總電阻增大，總電流減少，燈泡的實際功率PL=I2RL減小，燈泡變暗?？偠灾?，選項B對的。閉合電路歐姆定律的定量應用【例4】以下圖電路中，R1=0.8Ω，R3=6Ω，滑動變阻器的全值電阻R2=12Ω，電源電動勢E=6V，內(nèi)阻r=0.2Ω，當滑動變阻器的滑片在變阻器中央位置時，閉合開關(guān)S，電路中的電流表和電壓表的讀數(shù)各是多少?

電壓表V1測量電源的路端電壓，根據(jù)E=U外+U內(nèi)得U1=E-Ir=6V-1.5×0.2V=5.7V即電壓表V1的讀數(shù)為5.7V.點評：1.電路中的電流表、電壓表均視為抱負電表〔題中特別指出的除外〕，即電流表內(nèi)阻視為零，電壓表內(nèi)阻視為無窮大。2.解答閉合電路問題的普通環(huán)節(jié)：〔1〕首先要認清外電路上各元件的串并聯(lián)關(guān)系，必要時，應進展電路變換，畫出等效電路圖。〔2〕解題核心是求總電流I，求總電流的具體辦法是：假設(shè)內(nèi)、外電路上全部電阻的阻值和電源電動勢，可用全電路歐姆定律〔〕直接求出I；假設(shè)內(nèi)外電路上有多個電阻值未知，可運用某一局部電路的電流和電壓求總電流I；當以上兩種辦法都行不通時，能夠應用聯(lián)立方程求出I?！?〕求出總電流后，再根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點或局部電路歐姆定律求各局部電路的電壓和電流?！菜摹晨偨Y(jié)、拓展1．電動勢是描述電源將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，數(shù)值上還等于閉合電路內(nèi)、外電壓之和。2．閉合電路歐姆定律的兩種體現(xiàn)式和注意合用條件：純電阻電路3．路端電壓跟負載的關(guān)系：當負載電阻R增大時，電流I減??；路端電壓U增大；相反，當負載電阻R減小時，電流I增大，路端電壓U減小。4．閉合電路中的功率：或〔五〕布課堂練習：1．在測量電源電動勢和內(nèi)電阻時得到以下圖的路端電壓隨電流變化的圖象，由圖象可知[]A．電源的短路電流為0.6A。B．電源的內(nèi)電阻為5Ω。C．電源電動勢為3.0V。D．上述結(jié)論都不對的。2．在右圖所示電路中，電源電動勢ε＝15V，內(nèi)電阻r＝5Ω，電阻R1＝25Ω，當K閉合后，伏特表的讀數(shù)是9V，試求：(1)K斷開時伏特表的讀數(shù)；(2)K閉合后外電路總電流；(3)電阻R2的大小。3．在右圖中，R1＝6Ω，R2＝2Ω，R3＝3Ω，電源電動勢ε＝3V，內(nèi)阻r＝1Ω，求在下列多個情形中伏特表的讀數(shù)。(1)K1、K2、K3都斷開；(2)K1閉合，K2、K3斷開；