实验探究《闭合电路欧姆定律》的教学研究-教育作文文档

实验探究《闭合电路欧姆定律》的教学研究

人教版选修3-1教材中的《闭合电路欧姆定律》，是从理论推导的角度进行教学的，从实践经验来看，理论推导学生感觉到数学味浓，似乎少了一些物理味、探究味.本文就从实验探究

的角度谈一谈《闭合电路欧姆定律》如何教学.

一、分析教材与学生学情，科学制定教学目标

本节课是高中物理选修3-1的内容，教材从能量守恒和转化的观点引导学生推导闭合电路欧姆定律规律，学生在本节课前，已经学习了电动势、串并联电路、欧姆定律等知识，对外电路的研究比较全面，知道电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置，知道电动势由电源内部的非静电力决定，但对接到电路中，电源内部的研究几乎为零.所以从全电路的角度对“电动势”的概念如何进行二次理解呢？即使从能量守恒与转

化的角度来理解用比值定义法定义的电动势也比较抽象.采用实

验的方式能够形象地呈现规律，促进学生的认知深化，结合教材的特点和学生的认知基础，笔者设置了如下教学目标.

1.知识与技能

（1）知道电动势和内阻是用来表征电源特性的两个物理量.

（2）[JP2]明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和.

（3）知道电源的内阻由电源结构决定，电源使用久了，内

阻会变大.

（4）能够从能量转化的角度理解并区分电动势和电压的物理意义.

2.过程与方法

（1）通过演示和学生实验，激发学生寻找小灯泡“丢失的电压”，感悟到是电源有内阻，加深对电源电压以及内阻的理解；

（2）以等效电源法，采用闭合电路欧姆定律示教板演示实验，探索得到电源端电压与内电压的变化规律和闭合电路欧姆定律的重要表达形式之一；

（3）从能的转化与守恒角度，理论推导出闭合电路欧姆定律.

3.情感、态度与价值观

通过发现问题到解决问题这一完整的教学过程，学生亲身感受知识的建立过程，得到成功的体验，享受成功的愉悦，增加了探索自然规律的兴趣.

二、演示实验导入，提出问题

教师活动：如图1所示，打开手电筒，小灯泡发光微弱，疑问，是不是电池快没电了？取出电池，用电压表测量有2.7V；请学生读出小灯泡规格是2.5V.

疑问：那小灯泡不应该超常发光么，怎么这样设计手电筒呢？实际发光那么微弱，究竟谁把小灯泡该得到的电压拿去了？大家想不想和老师一起把它找回来啊？

生活中的小实验完成课堂导入，有效激发了学生探究问题的兴趣，同时让学生通过对电筒实际电路的分析画出最简单的全电路图如图2所示.

对照电路图，我们对闭合电路就要做一个重新的认识：电源内部也是一段电路，叫内电路，外部的导线，开关，用电器组成了外电路.画成电路图，内阻可以用r来表示，大家体会一下.

既然闭合回路中电源内阻会与外电路电阻串联分压，那么内阻上的电压和外阻上的电压我们分别称为内电压和外电压，它们之间会有怎样的联系呢？

三、实验探究规律

如果说外电压只需要把外阻和电压表并联就能直观显示外

电压了，可是内电压如何测量呢？如果能直接走进电源的内部进行测量该多好啊，可这并不容易.为此，老师设计了一个等效电源闭合电路，电源采用2节最新的干电池，每节干电池内阻很小，0.5欧姆左右，当在这两节新电池间加入一个大定值电阻，这个电池组构成的总电源内阻就可以认为是刚才所加的那个定值电

阻了，新电池的电阻可以粗略不计.通过改变外电路的电位器，请同学们来测量内外电压的变化规律.

学生活动：利用电压表探索内外电压的变化关系.

教师活动： Excel表格处理实验数据.

学生发现规律：

1.实验表明，电源内部确实有电阻、会形成电势的降落.

2.实验又发现，同一电源，在电路闭合时，随着外电阻减小，外电路电势降落也减小，内电路电势降落却增大.

3.内外电势降落之和是一个定值――电源的电动势.

设计意图：通过演示实验，找到内外电压的关系，可以帮助学生理解电动势的物理意义.

教师活动：内外电压之和是一个定值.它会不会是某个重要物理量，反映闭合电路中某个电学元件的特性？它到底有什么物理意义呢？让学生很自然地联系到前面学习的电源的电动势E.电路中内、外电路电势总下降多少，电源的作用就好比是再把电势提升多少.所以电动势可以反映出电源本身的特性.

那么，这个结论有依据吗？

四、理论推导佐证结论

联系到前面电动势的概念：不同的电源把其他形式的能转化为电能的本领不一样.这个本领用电动势来描述：如果搬运同样多的正电荷从电源负极到正极，非静电力做功越多，将其他形式的能转化电能的本领也越强，则该电源电动势越大.故而定义：描述电源换能本领强弱的物理量――电动势，它数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.

即E=W非q.

根据能的守恒与转化，进一步可知，电源内部非静电力所做的功，把其他形式能转化为电能，既消耗与外电路中，又消耗在内电路中，电能的消耗可以用电功来反映，故有

W非=qU外+qU内；代入上式，有E=W非q=

qU外+qU外q=U外+U内.再次从理论分析论证了电源电动势和闭合回路中内外电压的关系，同实验结论一致.

由此出发便可以得到闭合电路欧姆定律的表达式I=ER+r，[JP2]引导学生思考几个表达式的使用条件，实现认知的迁移.

五、拓展性学习

旧电池带不起白炽灯小灯泡，可放到LED手电筒里，亮光却很强，为什么？2014年10月7日两名日本科学家和一名美籍日裔科学家因发明“高效蓝色发光二极管” 而获得诺贝尔物理学奖“他们的发明具有革命性，”评选委员会的声明说，“白炽灯点亮了20世纪，21世纪将由LED灯点亮.”

[BP（]激励同学们，将青春梦科学梦同祖国繁荣富强结合起来，为实现中国梦而努力学习！[BP）]