教科版高中物理选修3-1《电源的电动势和内阻_闭合电路_欧姆定律》名师教案

电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律

教学目标(内容框架)

（一）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. 明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和。

3. 掌握闭合电路欧姆定律，学会分析简单的闭合电路

（二）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.用可变内阻的电池进行演示实验，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。

（三）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。

教学重难点

重点：闭合电路欧姆定律的内容及其理解

难点：从能量转化的角度推导出闭合电路欧姆定律；应用定律解释实际问题教学流程示意(可选项)

教学过程(文字描述)

情景引入：

教师活动：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；请学生读出小灯泡额定电压是2.5V.

疑问：

1、那小灯泡不应该超常发光么，实际发光那么微弱，究竟谁把小灯泡该得到的电压拿去了？

2、手电筒里面装的是两节1.5V的干电池，以及额定电压2.5V的小灯泡，怎么这样设计手电筒呢?为什么不装额定电压为3V的小灯泡？带着这个问题我们走进今天这节课（板书）：闭合电路欧姆定律

新课讲授

教师活动：展示实验电路图，请同学思考回答：

学生活动：根据初中所学知识，猜测现象，分析原因。可能就是分压导致小灯泡变暗。

教师活动：利用准备好的电路板演示实验

学生活动：观察实验，与猜测相符合

教师活动：进一步质疑，如果去掉R0，小灯泡亮暗又会怎样？

学生猜想1：会变暗，就像手电筒那个实验，灯泡得不到全部电源电压；

学生猜想2：不会变暗，并联关系，电压一样且不变。

教师：请大家自己去试试看

学生实验探索：按电路图连接实物图，观察现象

学生交流汇报实验结果：随着闭合开关，小灯泡逐步变暗

教师活动：（有限长度的铜制导线，以及开关的电阻都很小，可以忽略不计）如此说来，电源里面也应该有电阻，我们可以叫它内电阻，简称内阻。比如干电池内部有电解液，它也是导体，电流流过时，自由电荷同电解液里的离子碰撞，定向移动也会受到阻碍作用。在认识到电源具有内阻后，我们对闭合电路就要做一个重新的认识：

（板书）一、闭合电路的组成

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，内电阻分得的电压叫做内电压，用U’表示；外电阻用R表示，外电路分得的电压叫外电压，也叫作路端电压，用U表示。二．探究闭合电路欧姆定律：

1、实验探究

教师活动：既然闭合回路中电源内阻会与外电路电阻串联分压，内电压与外电压之间会有怎样的联系呢？如果你来设计实验，怎样测量内外电压？外电压只需要把外阻和电压表并联就能直观显示了，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，我带来了一个特

殊的电池——内阻可变的电池，能利用电压传感器测量电池的外电压与内电压。

教师活动：演示实验，电脑处理实验数据。学生发现规律：内外电势降落之和基本不变，是一个定值。

教师活动：这个定值可能是哪个物理量呢？通过一次实验还不能得到准确的结果，我们不妨从理论上来分析一下闭合电路。

2、理论探究

根据问题思考：设电路电流为I，在t时间内

（1）电源搬移的电荷量q=IT

（2）非静电力做功

（3）内电阻消耗的电能Q=

（4）外电路消耗的电能W=UIt

（5）根据能的转化和守恒EIt=

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，揭开谜底：+= E (1)

若外电路为纯电阻电路，用R表示外电路的电阻，r表示电源的内阻，根据初中所学的部分电路欧姆定律：=IR; =Ir （2）

（2）代入（1）得：E =IR+ Ir

整理可得：I=(3)

我们把（3）称为闭合电路欧姆定律。（阅读课本中的定律内容）

教师提问：回顾反思课前的问题——闭合手电筒的开关，手电筒的灯泡不亮，可并没有损坏，这是怎么回事呢？手电筒中的电池，随着使用时间增加，内阻变大，内阻分压变大，供给小灯泡的电压就会变得越来越小，发光也就越微弱，我们就会说电池快没电了，是电池变旧的缘故。

三．探究路端电压随外电阻的变化规律：

学生活动：讨论路端电压随外电阻的变化关系

得出结论：当外电阻增大时，路端电压增大；当外电阻减小时，路端电压减小。学生活动：解释课程开始并联小灯泡变暗的实验

依次闭合开关，并联支路增多，外电阻逐渐减小，根据路端电压和外电阻的关系，路端电压也逐渐减小，

根据公式P=,的功率逐渐减小，所以小灯泡逐渐变暗。

教师与学生共同讨论外电路短路和断路两种特殊情况。

当外电路短路时，R =0，电流I =，=0。当外电路断路时，R →∞，电流I =0，= E。在外电路断开时，连接在电源两端的电压表的示数近似等于电

源电动势。

设计意图：本环节通过讨论得出路端电压随外电阻的变化关系，通过回扣引课实验联系课堂前后，通过讨论特殊情况明确定律外延，完善知识结构，进一步

加深对闭合电路欧姆定律的理解。

四．拓展性学习

旧电池带不起小灯泡了，可放到LED手电筒里，亮光却比较强，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。”激励同学们学好基础物理，不断创新，将来为科学技术的发展、祖国的繁荣贡献自己的力量！

学习效果评价设计

评价方式

1、通过课堂活动与交流，了解学生对知识的掌握程度，及时做出启发性的指导。

2、通过分享交流，学生说出自己的方法和结论，并与别人分享，激发学习物

理的积极性，建立自信心。

本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数)

1、由简单的生活实际问题引入，并且通过学生实验，引发认知冲突，激发学

生的学习兴趣

2、采用理论与实验结合的讲授方式，通过实验得出：U内+=定值，再用

理论证明实验结果中的定值为电源电动势E

3、用电压传感器进行实验，采集数据方便，使结果更加直观

4、在课程的最后拓展延伸LED灯的优点，体现科学态度与责任与教学内容的

融合

教学反思：

本节课整体上还是较好的完成了教学任务。

1、引入不枯燥：本节课从实际生活出发，用手电筒引入，体现了从生活走向物理的教学理念，学生很感兴趣。

2、实验教学与理论分析紧密结合：教师演示干路中存在定值电阻R0，并联灯泡亮度发生变化的实验，为之后实验铺好台阶，降低得出电源存在内阻的难度。继而采用分小组实验的教学方法，既锻炼学生的动手、观察能力，同时由实验现