闭合电路欧姆定律的挑战点

《闭合电路欧姆定律》的挑战点、突破点、提升点一、学习目标的分析 课程标准提出：（1）知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。

（2）测量电源的电动势和内阻。

对于这部分内容的教学，我们不仅应研究课标、各版本教材、高考说明，还应该注意初、高中的衔接问题。

初中学生已有的电学基础知识：1．会读、会画简单的电路图。

能连接简单的串联电路和并联电路。

能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例。

2．知道电压、电流、电阻。

会使用电压表、电流表。

3．了解串、并联电路特点。

4．理解欧姆定律，并能进行简单计算。

5．理解电功、电功率，能区分额定功率和实际功率。

6．了解电流热效应与电阻的关系。

这里的一些知识学生虽然在初中都初步学过，可是时隔一年多，学生是否还记得，或还记得多少，教师应当根据自己学生的实际情况，在教学中适当、适时的作些铺垫，让学生能够顺利地进入新内容的学习。

这是本节课的起点。

从这些要求来看，初中所学的知识也涵盖了电路的方方面面，但是都属于较低层次的要求。

要注重在学生已有的欧姆定律知识基础上，引导学生理解I 、U 、R 三者的因果关系，从根本上掌握好部分电路欧姆定律。

使学生明白，电压是外因，电阻是内因，R U I =是电流强度的决定式，t q I =是电流强度的定义式。

IUR =只是电阻的定义式，电阻的决定式是S LR ρ=。

而IR U =即不是电压的定义式，也不是电压的决定式，只能算是一种计算式或测量式。

电压的定义式是qWU =，电压的大小则应由电源和电路分压关系来决定。

只有这样，学生才能深刻理解这些电学量的物理意义。

由于这部分的知识，学生在初中物理的学习中大多都接触过，有一定的基础，容易使部分学生放松对电路理论的学习。

因此，教学中应努力激发学生学习的兴趣，特别是要重视那些在初中原有基础上加深的教学内容。

这是本节课的提升点。

通过对教材文本（课标、各版本教材、高考说明、初中教材）和学生的分析，确定教学的起点、出发点、挑战点、突破点、提升点。

本节课的重点（挑战点）是电动势的概念的理解和闭合电路欧姆定律的建立过程，由于电动势和闭合电路欧姆定律涉及电源内部能量的转化，非常抽象，因此它们又都是教学的难点（突破点）。

二、教学难点的突破1、电动势概念建立应做好对比分析教学中，可先让学生感受生活中的一些电源，初步明确电源是将其他形式的能转化成电能的装置，让学生自己用电压表测量不同类型的电源两极间的电压，为引入电动势的概念作铺垫。

高中教学为了降低教学的难度，一般不给电动势下定义，只是提出电动势的两个重要特征：（1）是内在的特征，即电动势是由电源本身的性质所决定的，它表征了电源将其它形式的能转化为电能的本领。

（2）是外显的特征，即电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，其值可用电压表粗略测量；在电源接入电路后，电动势等于内、外电压之和。

学生只要记住了电动势的这两个特征，也就达到了课程标准中“知道电源的电动势”的要求。

为了帮助学生理解电动势的概念，可以考虑做好两项对比：（1）、将电路中的电荷循环与水循环对比水是由于上、下游的水位差而形成水流的，抽水机的作用是维持上、下游的水位差；电荷则是由于导体两端的电势差而形成电流的，电源的作用就是维持导体两端的电势差。

这里，抽水机对水做功，把水从低处抽到高处，以维持水压；电源则是对电荷做功，把正电荷从负极搬到正极（或把负电荷从正极搬到负极），以维持电压。

片段一：持续供电的装置（4分43秒）沈老师手摇感应起电机学生观察到火花放电，引导学生若持续放电怎么办？能量是如何转化的？不断地摇才能持续放电，由机械能转化为电能。

片段二：原电池及其工作原理（10分23秒）沈老师运用实际的器材现场演示，突出：电子从负极出发经外电路后到达正极，在电池内部，由于化学反应提供的非静电力，把电子重新由正极移到负极。

体现是由于非静电力做功，实现化学能转化为电能。

片段三：用DIS设备测量水果电池的电动势。

（3分54秒）发现苹果电池、梨电池电极两端都有示数。

再次体现了由于非静电力做功，实现化学能转化为电能。

新课程的教学，特别倡导学生积极参与教学过程，通过亲身的体验和感受来进行学习。

当然，参与的方式可以多种多样，例如亲眼观看、亲手操作、积极思考等都可以有效地帮助学生体验和感受学习的内容。

水果大家都熟悉，但水果还能当电池虽然有的学生可能听说过，相信大多数学生都没有亲眼见过。

如果教师只是口头上说说，没有进行实际测量，学生也就不会有更多的感受。

这个实验可以生动地表明水果的确有将其他形式的能转化为电能的本领，既增加了课堂的趣味性，又深化了学生对电源电动势的认识。

因此，教学中应当尽可能多进行现场操作，尽可能多的引导学生动手动脑主动学习。

（2）、将电动势与电压进行对比如果学生的基础较好、能力较强，可以安排这项的对比讨论：一节干电池的电动势E＝1.5V是什么意思？跟U＝1.5V有什么区别？可以引导学生运用W=qU从能量转化角度展开讨论。

通过讨论明白：1.5V的电压表明通过1C的电量时，有1.5J的电能转化为其它形式的能；而1.5V的电动势表明通过1C的电量时，有1.5J其它形式的能转化为电能。

由此得出，电压是反映电能转化为其它形式的能的本领；电动势是反映其它形式的能转化为电能的本领。

通过这部分内容的教学，要让学生明白，不同材料制成的电池，其电动势不同。

而同种材料制成的电池，尽管型号不同，但电动势却相同。

比如：一节1号～7号干电池，其电动势都是1.5V，只是1号电池储电容量大，而7号电池储电容量小。

用DIS设备测量水果电池的电动势。

（1分52秒）发现苹果电池、梨电池电极两端的示数不同，同一水果电池的电动势相同。

虽然实验存在误差，但通过该实验，学生对“同一水果电池的电动势相同，不同水果电池的电动势不同”的认识更加到位。

在《课程标准》中，闭合电路的欧姆定律是电路部分唯一的一条在“理解”层次上的要求。

下面谈谈如何实现“理解”层次的课标要求。

2、闭合电路欧姆定律应突出建立过程闭合电路欧姆定律是反映电路基本概念之间关系最基本的定律，是核心知识，是分析直流电路的依据。

为让学生深刻理解闭合电路欧姆定律，教学中应在定律的建立过程花足够的时间。

常见的教学设计有：（1）、分析实验数据得出闭合电路欧姆定律（沪科版教材）要做好闭合电路欧姆定律的探究实验，关键是选用内阻较大的电池，并且应能够测量内电压。

一般是实验实验室配备的“可调内阻的铅酸蓄电池”。

通过多次的测量，并对数据进行分析，得出U 外＋U 内＝常数，且该常数等于电池未接入电路时电压表所测得两极间电压，即E ＝U 外＋U 内。

再由部分电路欧姆定律有 U 外＝IR 和U 内＝Ir 。

因此推导得到 E ＝IR ＋Ir 或 rR EI +=这种教学法的优点是：增强了学生的实践意识，有助于提高学生的实验探究能力。

但其缺点是：仅仅从实验得到“内、外电压之和等于一个常数”的结论，还不能让学生真正了解电动势的本质，也只是数值上恰好相等而已。

教师不能以为学生只要从实验中得出“内、外电压之和等于一个常数”就大功告成了，这个常数提供了一个重要的线索，引发我们去思考这个常数仅仅是数值上恰好相等呢，还是隐含着一个更本质的规律呢？所以作为教师，还要注意引导学生从多角度对电动势的本质进行思考和探讨。

（2）、从能量守恒观点推导闭合电路欧姆定律（沪科版教材、人教版、） 以干电池对纯电阻供电为例，推导的核心过程是分析闭合电路中三处的能量转化： （1）电池内：化学反应提供非静电力做功W ＝Eq ＝E I t （2）外电路：电流通过外电阻发热E 外＝I 2R t （3）内电路：电流通过内电阻发热 E 内＝I 2 r t根据能量守恒有：W ＝E 外+ E 内 即 E I t ＝I 2R t + I 2 r t 结果得出 E ＝I （R + r ）这种教学法的优点是：推理过程环环相扣、线索清晰，有助于学生从本质上认识电动势的物理意义和闭合电路欧姆定律。

其缺点是：抽象而不够直观，而且推证仅以纯电阻电路为特例，导出一般结论也有欠严谨。

所以在采用这种教法的时候，教师既要注重引导学生从功和能的关系上来认识电动势的本质以及闭合电路欧姆定律所揭示的规律，同时也应当指出这样的推证虽有其局限性，但经过许多物理学家的大量研究，已经证实了定律本身的可靠性。

（3）在教学中，要通过作图分析让学生分清哪是内电路、哪是外电路。

可以画出如下图所示的等效内、外电路图，以及内、外电路的电势升、降示意图。

（山科版）实际上，电池负极板与液体之间有一个电势差，液体与正极板之间也有一个电势差，内电阻就是电池的液体的电阻。

如果把电池内部细分研究，电池的内电阻应该是处在正、负极板之间，画出的电势变化示意图，应是如图所示。

在得出闭合电路欧姆定律之后，建议引导学生讨论一下电源的路端电压U跟负载电阻R的关系，并突出短路、断路和R=r三种极端的情况，定性画出U—R关系图象，以深化对定律的理解。

在闭合电路欧姆定律的教学之后，可以安排一个测量电动势和内电阻的学生实验。

这个实验的电路连接一般不会成为难点，如果选用较旧的干电池进行实验，是比较容易成功的。

当然，在确认了定律之后再做实验，其意义和作用与之前的探究性实验是很不相同的。

之前的探究性实验重点在规律的探索和发现，之后的验证性实验重点在规律的证实和确认。

但是不论探究实验还是验证实验，要得到规律都离不开实验数据的分析和处理，除了运用代数法外，还要求学生学会采用图象法。

这些也都是实验中要求学生要认真掌握好的重要内容。

附教学案案例（沪科版）第4章探究闭合电路欧姆定律4.1探究闭合电路欧姆定律课标要求1、理解电动势的定义，知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。

知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。

2、通过路端电压与外电阻的关系分组随堂实验，培养学生利用实验研究，得出结论的探究物理规律的科学思路和方法。

3、通过外电阻改变引起电流、电压的变化，通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒思想，知道用能量的观点说明电动势的意义。

课前复习几组概念：闭合电路：只有用导线将电源、用电器连成一个闭合电路外电路：电路、导线组成外电路内电路：电源内部是内电路在外电路中，正电荷在恒定电场的作用下由正极移向负极，（高电势指向低电势）内电路中：非静电力把正电荷由负极移到正极（低电势指向高电势）自主探究一、测量闭合电路的路端电压和内电压探究实验1：测量闭合电路的路端电压的实验步骤怎样操作？，用多用电表测量b、c两端的电压U1 提示：1、闭合S，断开S12、闭合S、S,用多用电表测量b、c两端的电压U21用多用电表测量a、c两端的电压U33、断开S、S1思考与讨论：为什么b、c两端的电压比a、c两端的电压小呢？U1大于U2?提示：测量b、c两端的电压是路端电压，而a、c两端的电压为电源的电动势。