高中物理_欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
高中物理_高三一轮复习 闭合电路欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
物理是一门以实验为基础的学科,从发展史来看,闭合电路欧姆定律是一个基于实验的科学发现的过程,并非是一个演绎推理的结果,所用的逻辑思维以及数学表征工具是高三学生完全可以理解和应对的。
本节课的教学设计遵循欧姆发现定律的实验和思维历程建立闭合电路欧姆定律,尝试用探究实验的方法建立闭合电路欧姆定律,回顾了欧姆发现闭合电路欧姆定律的过程,对学生进行科学研究方法与创新能力、人文精神方面的渗透。
学生通过前面的学习,理解了静电力做功与电荷量、电势差的关系、了解了静电力做功与电能转化的知识,认识了如何从非静电力做功的角度描述电动势,并处理了部分电路欧姆定律的相关电路问题,已经具备了通过功能关系分析建立闭合电路欧姆定律,并应用闭合电路欧姆定律分析问题的知识与技能。
效果分析:课堂效果很好,师生能达到共识。
对于比较难理解的动态分析,路端电压和负载关系,电源的U -I 图像等问题都能理解透彻。
学生逻辑思维和理解能力也大大增强。
教材地位:闭合电路欧姆定律是恒定电流一章的核心内容,具有承前启后的作用。
既是本章知识的高度总结,又是本章拓展的重要基础;通过学习,既能使学生从部分电路的认知上升到全电路规律的掌握,又能从静态电路的计算提高到对含电源电路的动态分析及推演。
同时,闭合电路欧姆定律能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性,是功能关系学习的好素材闭合电路的欧姆定律一.考点整理 基本概念1.串、并联电路的特点:名称串联电路 并联电路 电路简图电流I = I 1 = I 2 = … = I n I = I 1 + I 2 + … + I n 电压U = U 1 + U 2 + … +U n U = U 1 = U 2 = … = U n 电阻 R 总 = R 1 + R 2 + … + R n 1/ R 总 = 1/R 1 + 1/R 2 + … +1/R n功率 11R P =22R P = … = nn R P = I 2P 1R 1 = P 2R 2 = … = P n R n = U 2 P 总 = P 1 + P 2 + … + P n说明:① 串联电路的总电阻 电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻变大时,总电阻 ;② 并联电路的总电阻 电路中任意一个电阻,任意一个电阻变大时,总电阻__________;③ 无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率P 总等于各个电阻耗电功率 ;④ 当n 个等值电阻R 0串联或并联时,R 串= ,R 并 = .2.电源:电源是通过 力做功把其它形式的能转化成电势能的装置.⑴ 电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E = ,单位:V ;电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能 的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的________.⑵ 内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻r ,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数.3.闭合电路的欧姆定律:⑴ 闭合电路:① 组成:闭合电路由内电路和外电路组成;电源内部的电路叫做内电路,内电阻所降落的电压称为内电压U 内;电源外部的电路叫做外电路,其两端的电压称为外电压或路端电压U 外.② 内、外电压的关系:E = .⑵ 闭合电路欧姆定律:闭合电路中的电流跟电源的 成正比,跟内、外电路的电阻之和成______比.公式I = .① 路端电压与外电阻的关系:U 外 = IR = rR E R ,当外电阻R 增大时,路端电压U 外 ;特殊地:外电路断路时I = 0、U 外 = ;外电路短路时I = E /r 、U 外= .② 路端电压与电流的关系:U 外= ;其伏安曲线如图所示,其中纵轴截距为 ,横轴截距为 ,斜率的绝对值为 .4.电源的输出功率和电源的效率⑴ 电源的功率:P = = P 内 + P 外.① P 内系电源内部消耗的功率,P 内 = ,以热的形式散发.② P 外系电源输出的功率,P 外 = ,转化成其他形式有能量.在纯电阻电路中,P 外 = I 2R = E 2R -r 2R+4r ;显然,当R = r 时,电源的输出功率最大,最大值P m = ;当R 向接近r 阻值的方向变化时,P 出 ,当R 向远离r 阻值的方向变化时,P 出 ,如图所示.⑵ 电源的效率:η = P 出P 总×100% = U E ×100% = R R +r×100%,R 越大,η越大,当R = r 时,P 出最大,η = 50%.可见,输出功率最大时,电源的效率并不是最高.二.思考与练习 思维启动1.一个T 形电路如图所示,电路中的电阻R 1 = 10 Ω,R 2 = 120 Ω,R 3 = 40 Ω.另有一测试电源,电动势为100 V ,内阻忽略不计.则 ( )A .当cd 端短路时,ab 之间的等效电阻是40 ΩB .当ab 端短路时,cd 之间的等效电阻是40 ΩC .当ab 两端接通测试电源时,cd 两端的电压为80 VD .当cd 两端接通测试电源时,ab 两端的电压为80 V2.有关电压与电动势的说法中正确的是 ( )A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B.电动势就是电源两极间的电压C.电动势公式E = W/q中的W与电压U = W/q中的W是一样的,都是静电力所做的功D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量3.“神舟八号”与“天宫一号”的成功对接,使中国空间站建设迈出了坚实的一步.飞行器在太空飞行,主要靠太阳能电池提供能量.若一太阳能电池板,测得它的开路电压为800mV,短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是()A.0.10 V B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V三.考点分类探讨典型问题〖考点1〗电路的动态分析【例1】在如图所示的电路中,当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时()A.电压表示数变大,电流表示数变小B.电压表示数变小,电流表示数变大C.电压表示数变大,电流表示数变大D.电压表示数变小,电流表示数变小【变式跟踪1】如图所示,电源电动势为E,内阻为r,不计电压表和电流表内阻对电路的影响,当电键闭合后,两小灯泡均能发光.在将滑动变阻器的触片逐渐向右滑动的过程中,下列说法正确的是()A.小灯泡L1、L2均变暗B.小灯泡L1变亮,小灯泡L2变暗C.电流表A读数变小,电压表V读数变大D.电流表A读数变大,电压表V读数变小〖考点2〗闭合电路欧姆定律的应用及电源的功率【例2】如图所示,已知电源电动势E = 5 V,内阻r = 2 Ω,定值电阻R1= 0.5 Ω,滑动变阻器R2的阻值范围为0~10 Ω.求:⑴当滑动变阻器R2的阻值为多大时,电阻R1消耗的功率最大?最大功率是多少?⑵当滑动变阻器的阻值为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大?最大功率是多少?⑶当滑动变阻器的阻值为多大时,电源的输出功率最大?最大功率是多少?【变式跟踪2】如图所示电路,电源电动势为E,串联的固定电阻为R2,滑动变阻器的总电阻为R1,电阻大小关系为R1 = R2 = r,则在滑动触头从a端移动到b端的过程中,下列描述中正确的是()A.电路中的总电流先减小后增大B.电路的路端电压先增大后减小C.电源的输出功率先增大后减小D.滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大〖考点3〗电源的U–I图象的应用【例3】图甲是一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于_________________________________________________________________.如图乙所示,将这个电灯与20 Ω的定值电阻R 串联,接在电动势为8 V 的电源上,则电灯的实际功率为__________ W .(不计电流表电阻和电源内阻)【变式跟踪3】如图所示为两电源的U – I 图象,则下列说法正确的是 ( )A .电源 ① 的电动势和内阻均比电源 ② 大B .当外接同样的电阻时,两电源的输出功率可能相等C .当外接同样的电阻时,两电源的效率可能相等D .不论外接多大的相同电阻,电源 ① 的输出功率总比电源 ② 的输出功率大〖考点4〗含电容器电路的分析与计算【例4】如图所示的电路中,电源电动势E = 3 V ,内电阻r = 1 Ω,定值电阻R 1 = 3 Ω,R 2 = 2 Ω,电容器的电容C = 100 μF ,则下列说法正确的是 ( )A .闭合开关S ,电路稳定后电容器两端的电压为1.5 VB .闭合开关S ,电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10-4 CC .闭合开关S ,电路稳定后电容器极板a 所带电荷量为1.5×10-4 CD .先闭合开关S ,电路稳定后断开开关S ,通过电阻R 1的电荷量为3.0×10-4 C【变式跟踪4】如图所示,R 是光敏电阻,当它受到的光照强度增大时( )A .灯泡L 变暗B .光敏电阻R 上的电压增大C .电压表V 的读数减小D .电容器C 的带电荷量增大四.考题再练 高考试题1.【2012·上海卷】直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P 向右移动时,电源的 ( )A .总功率一定减小B .效率一定增大C .内部损耗功率一定减小D .输出功率一定先增大后减小【预测1】某同学将一直流电源的总功率P E 、输出功率P R 和电源内阻的发热功率P r 随电流I 变化的图线画在同一坐标系内,如图所示,根据图线可知( )A .反映P r 变化的图线是cB .电源电动势为8 VC .电源内阻为2 ΩD .当电流为0.5 A 时,外电路的电阻为6 Ω2.【2013安徽高考】用图示的电路可以测量电阻的阻值.图中R x 是待测电阻,R 0是定值,G 是灵敏度很高的电流表,MN 是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑动头P 的位置,当通过电流表G 的电流为零时,测得MP = l 1,PN = l 2,则R x 的阻值为 ( )A .102l R lB .1012l R l l +C .201l R lD .2012l R l l + 【预测2】如下图所示电路中,R 1 = 12 Ω,R 2 = 6 Ω,滑动变阻器R 3上标有“20Ω 2 A ”字样,理想电压表的量程有0 ~ 3 V 和0 ~ 15 V 两挡,理想电流表的量程有0 ~ 0.6 A 和0 ~ 3 A 两档,闭合开关S ,将滑片P 从最左端向右移动到某位置时,电压表、电流表示数分别为2.5 V 和0.3 A ;继续向右移动滑片P 至另一位置,电压表指针指在满偏的1/3,电流表指针指在满偏的1/4,则此时电流表示数为________A ,该电源的电动势为________V .五.课堂演练 自我提升1.在如图所示的电路中,电源内阻不可忽略,若调整可变电阻R 的阻值,可使电压表的示数减小ΔU (电压表为理想电表),在这个过程中 ( )A .通过R 1的电流减小,减少量一定等于ΔU /R 1G M N P R 0 R xB .R 2两端的电压增加,增加量一定等于ΔUC .路端电压减小,减少量一定等于ΔUD .通过R 2的电流增加,但增加量一定大于ΔU /R 22.如图所示,直线A 为电源a 的路端电压与电流的关系图象;直线B 为电源b的路端电压与电流的关系图象;直线C 为一个电阻R 的两端电压与电流的关系图象.如果将这个电阻R 分别接到a 、b 两电源上,那么有 ( )A .R 接到a 电源上,电源的效率较高B .R 接到b 电源上,电源的输出功率较大C .R 接到a 电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低D .R 接到b 电源上,电阻的发热功率和电源的效率都较高3.如图所示,E 为内阻不能忽略的电池,R 1、R 2、R 3为定值电阻,S 0、S 为开关,V与A 分别为电压表和电流表.初始时S 0与S 均闭合,现将S 断开,则( )A .V 的读数变大,A 的读数变小B .V 的读数变大,A 的读数变大C .V 的读数变小,A 的读数变小D .C 的读数变小,A 的读数变大4.在如图所示的电路中,C 为一平行板电容器,闭合开关S ,给电容器充电,当电路中电流稳定之后,下列说法正确的是 ( )A .保持开关S 闭合,把滑动变阻器R 1的滑片向上滑动,电流表的示数变大,电压表的示数变大B .保持开关S 闭合,不论滑动变阻器R 1的滑片是否滑动,都有电流流过R 2C .保持开关S 闭合,将电容器上极板与下极板距离稍微拉开一些的过程中,R 2中有由b 到a 电流D .断开开关S ,若此时刚好有一带电油滴P 静止在两平行板电容器之间,将电容器上极板与下极板稍微错开一些的过程中,油滴将向上运动5.如图所示的电路中,电源的电动势为E ,内电阻为r ,闭合开关S ,待电流达到稳定后,电流表示数为I ,电压表示数为U ,电容器C 所带电荷量为Q ,将滑动变阻器的滑动触头P 从图示位置向a 端移动一些,待电流达到稳定后,则与P 移动前相比 ( )A .U 变小B .I 变小C .Q 不变D .Q 减小6.如图所示,C 为两极板水平放置的平行板电容器,闭合开关S ,当滑动变阻器R 1、R 2的滑片处于各自的中点位置时,悬在电容器C 两极板间的带电尘埃P 恰好处于静止状态.要使尘埃P 向下加速运动,下列方法中可行的是A .把R 2的滑片向左移动B .把R 2的滑片向右移动C .把R 1的滑片向左移动D .把开关S 断开7.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如右图所示,图中U 为路端电压,I 为干路电流,a ,b 为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa ,ηb .由图可知ηa ,ηb 的值分别为 ( )A .34、14B .13、23C .12、12D .23、138.如图所示,现有甲、乙、丙三个电动势E 相同而内阻r 不同的电源,由这三个电源分别给定值电阻R 供电,已知它的阻值大小关系为R > r 甲 > r 乙 >r 丙,如果将R 先后接在三个电源上时的情况相比较,下列说法正确的是 ( )A .接在甲电源上时,电源内阻消耗的功率最大B .接在乙电源上时,电源的总功率最大C.接在丙电源上时,电源的输出功率最大D.接在甲电源上时,电源的输出功率最大参考答案:一.考点整理基本概念1.大于变大小于变大之和nR0R0/n2.非静电W/q本领电压3.U外+ U内电动势反E/(R + r) 增大E0 E – Ir电动势短路电流内阻4.IE I2r IU外E24r增大减小二.思考与练习思维启动1.AC;当cd端短路时,等效电路如图⑴所示,R123=R1+ R2R3/(R2 + R3) = 40 Ω,A正确,同理B错误.当a、b两端接通测试电源时,等效电路如图⑵所示,根据欧姆定律得:I = E/( R1 + R3) = 2 A,所以U cd = IR3 = 80 V,故C正确,同理D错误.2.D;电压和电动势单位虽然相同,但它们表征的物理意义不同,电压是表征静电力做功将电能转化为其他形式能的本领大小的物理量.而电动势则表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量.故电压与电动势不是同一个物理量,所以A、B错误,D 正确.电动势公式E = W/q中的W是非静电力做功而不是静电力做功,故C错误.3.D;电源没有接入外电路时,路端电压值等于电源电动势,所以电动势E = 800 mV.由闭合电路欧姆定律得短路电流I短= E/r,所以电源内阻r = E/ I短= 20 Ω,该电源与20 Ω的电阻连成闭合电路时,电路中电流I = E/(R + r) = 20 mA,所以路端电压U = IR = 400 mV = 0.4 V,D项正确.三.考点分类探讨典型问题例1 A;R3的滑动触头向下滑动,所以R3接入电路的阻值变大,导致并联电路的阻值变大,电路的总电阻变大,干路电流变小;并联电路的电阻变大,则并联电路的分压增大,即R2、R4串联电路的电压变大,所以流过这一支路的电流变大,由于干路电流变小,所以电流表的示数变小;因为R2、R4串联电路的电压变大,使得R2两端分压变大,电压表示数变大,本题答案为A.变式1 BC;滑动触片向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路部分的阻值变大,电路中的总电阻变大,总电流变小,路端电压变大,故电流表A的读数变小,电压表V的读数变大,小灯泡L2变暗,L1两端电压变大,小灯泡L1变亮,B、C正确.例2 ⑴定值电阻R1消耗的电功率为P1 = I2R1 = E2R1/(R1 + R2 + r)2,可见当滑动变阻器的阻值R2 = 0时,R1消耗的功率最大,最大功率为P1m = E2R1/(R1 + r)2 = 2 W.⑵将定值电阻R1看做电源内阻的一部分,则电源的等效内阻r′ = R1 + r = 2.5 Ω,故当滑动变阻器的阻值R2 = r′ = 2.5 Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率为P2m =E2/4r′ = 2.5 W.⑶由电源的输出功率与外电阻的关系可知,当R1 + R1 = r,即R2 = r–R1= (2 – 0.5) Ω =1.5 Ω时,电源有最大输出功率,最大功率为P出m = E2/4r = 3.125 W.变式2 AB;在滑动触头从a端移动到b端的过程中,R1接入电路的电阻(实际上是R aP与R bP的并联电阻)先增大后减小,所以电路中的总电流先减小后增大,电路的路端电压先增大后减小,A、B正确;题中R外总大于电源内阻,外电路电阻R外越接近电源内阻,电源输出功率越大,滑动触头从a端移动到b端的过程中,R1接入电路的电阻先增大后减小,电源的输出功率先减小后增大,C错误;将R2 + r视为电源内阻,在滑动触头从a端移动到b端的过程中,外电阻R1接入电路的电阻先增大后减小,滑动变阻器R1⑴⑵上消耗的功率先增大后减小,D错误.例3 答案:随着电压的增大,电灯变亮,灯丝温度升高,电阻率变大,电阻变大0.6解析:随着电压的增大,电灯变亮,灯丝温度升高,电阻率变大,电阻变大.所以电灯两端的电压与通过它的电流不成线性关系.根据闭合电路欧姆定律可知:E=U L + IR,代入数据得到:8 = U L + 20I,在甲图中画出此方程的图线,如图所示.该图线与原图线的交点为此电路对应电灯中的电流和电压值.由图丙即可读出此电路中电灯两端的电压U= 2 V,电流I = 0.3 A,所以电灯的实际功率为P = UI = 0.6 W.变式3 AD;图线在U坐标轴上的截距等于电源电动势,图线斜率的绝对值等于电源的内阻,因此A正确;作外接电阻R的伏安特性曲线分别交电源①、②的伏安特性曲线于S1、S2两点,如图所示,交点横、纵坐标的乘积IU= P为电源的输出功率,由图可知,无论外接多大电阻,两交点S1、S2横、纵坐标的乘积不可能相等,且电源①的输出功率总比电源②的输出功率大,故B错误,D正确;电源的效率η = P出/P总= I2R/I2(R + r) = R/( R + r),因此电源内阻不同则电源效率不同,C错误.例4 AC;闭合开关S,电路稳定后电流I = E/(R1 + R2 + r) = 0.5 A,电容器两端的电压为U = IR1 = 1.5 V,选项A正确;电路稳定后电容器带电荷量为Q = CU = 100×10-6×1.5 C = 1.5×10-4C,选项B错误、C正确;先闭合开关S,电路稳定后断开开关S,电容器C通过电阻R1放电,通过电阻R1的电荷量为1.5×10-4C,选项D错误.变式4 CD;光照强度增大时,R的阻值减小,闭合电路的总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律知I = E/(R + r + R灯)增大,灯泡L变亮,选项A错误;光敏电阻R上的电压U R = E–I(r + R灯)减小,选项B错误;电压表V的读数U = E–Ir减小,选项C正确;电容器C两端的电压等于灯泡两端的电压,灯泡两端的电压U L = IR灯增大,所以电容器C的带电荷量Q = CU L增大,选项D正确.四.考题再练高考试题1.ABC;滑片P向右移动时外电路电阻R外增大,由闭合电路欧姆定律知总电流减小,由P总= EI可得P总减小,故选项A正确.根据η = R外/( R外+ r) = 1/[1+ (r/ R外)]可知选项B正确;由P损= I2r可知,选项C正确.由P输-R外图象,如图,因不知道R外的初始值与r的关系,所以无法判断P输的变化情况,选项D错误.预测1 ACD;电源的总功率P E = IE,功率与电流成正比,由P r = I2r知电源内阻的发热功率与电流的平方成正比,则可知a为P E随电流I变化的图线,b为P R随电流I变化的图线,c为R r随电流I变化的图线,A正确.电流为2 A时电源的总功率与发热功率相等,可得出电源电动势为4 V,内阻为2 Ω,当电流为0.5 A时,根据闭合电路欧姆定律可得出外电路的电阻为6 Ω,C、D正确.2.C预测2 0.15 7.5五.课堂演练自我提升1.A;由串反并同结论可知,当R减小时并联部分电压减小,电压表示数减小,与其并联的R1的电流也减小,与其串联的电阻R2的电压增大,由欧姆定律得R1两端电压减小ΔU = ΔI R1,则A对;由闭合电路欧姆定律知E = U + Ir,电阻R2与r电压共增加了ΔU,B、C错,通过R2的电流增加,增加量一定小于ΔU/ R2,D错.2.C;由图象判断电源a的内电阻大,在纯电阻电路中电源效率η = [R/(R + r)×100%,内电阻越大效率越低;电源的输出功率P = UI对应图线交点坐标的乘积,只有C正确.3.B ;当S 断开时,R 2所在支路断路,总电阻R 变大,根据I = E /(R + r )知,干路电流I 变小,根据U = E – Ir 知,路端电压变大,即V 读数变大;根据U = IR 知,R 1两端电压U 1 = IR 1变小,而U = U 1 + U 3,所以R 3两端的电压U 3 = U – U 1要变大,通过R 3的电流I 3 = U 3/R 3变大,即A 的读数变大,所以B 正确.4.AD ;保持开关S 闭合,把滑动变阻器R 1的滑片向上滑动,电路中的总电阻变小,电流变大,电流表A 的示数变大,由U = I R 3知电压表V 的示数变大,A 正确;保持开关S 闭合,滑动变阻器R 1的滑片不滑动,则电容器两极板间的电压不变,R 2中没有电流通过,B 错误;若保持开关S 闭合,拉开电容器两极板之间的距离,电容器的电容变小,两极板间的电压不变,此时电容器放电,R 2中有由a 到b 的电流,C 错误;断开开关S ,电容器两极板电荷量不变,若将电容器上极板与下极板稍微错开一些,电容器的电容变小,由E = U /d = Q /Cd 知,两极板间场强变大,油滴P 将向上运动,D 正确.5.B ;当电流稳定时,电容器可视为断路,当P 向左滑时,滑动变阻器连入电路的阻值R增大,根据闭合电路欧姆定律得,电路中的电流I = E /(R + R 2 +r )减小,电压表的示数U = E – I (R 2 +r )增大,A 错,B 对;对于电容器,电荷量Q = CU 增大,C 、D 均错.6.A ;若尘埃P 处于静止状态,则重力与电场力平衡.若尘埃向下加速运动,则电场力减小,电容器两极板间的电压减小,故向左移动R 2的滑片可以实现这种变化.故A 正确、B 错.由于稳定时R 1支路无电流,故无论如何移动R 1,电容器两极板间的电压都不会改变,故尘埃仍平衡,故C 错.断开开关S ,电容器两极板间电压增大,这种情况与B 选项效果相同,故D 错.7.D ;本题考查测电源电动势和内电阻实验中电源的效率问题.电源的效率η = U /E ,E 为电源的电动势,根据图象可知,U a =23E ,U b =13E ,故有ηa =23,ηb =13,D 正确.8.AC ;根据闭合电路欧姆定律,将电阻R 与电源相接后有I =E R +r,因为阻值关系满足r 甲>r 乙>r 丙,所以I 甲<I 乙<I 丙,电源的总功率P =IE ,P 甲<P 乙<P 丙;电源的输出功率即电阻R 消耗的功率P 出=I 2R ,所以P 甲出<P 乙出<P 丙出;电源内阻消耗的功率P ′=I 2r =E 2R +r 2r =E 2R 2r +r +2R,可见,内阻r 越接近外阻R ,(R 2r +r )越小,内阻的功率P ′越大,应该有P 甲内>P 乙内>P 丙内.答案为A 、C .课后反思:本课教学能充分联系生活实际,培养了学生的知识综合应用能力。
高中物理_欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
二、3 欧姆定律教学设计◆整体设计✧教学分析本节涉及两个问题,一个是欧姆定律,一个是导体的伏安特性曲线。
关于欧姆定律,先用演示实验探究导体中电流与电压的关系,通过UI图象处理的方法得到电流与电压的正比关系,由斜率反映了导体对电流的阻碍作用,从而定义电阻。
在此基础上,通过对因果关系、适用条件的分析等,得到欧姆定律的公式及表达。
这样,在实验电路、数据处理、研究思路方面,都较初中有了很大提高,也更加科学。
对导体伏安特性曲线的研究,以及对线性元件和非线性元件的认识和了解,使学生对欧姆定律的认识更加深化。
✧教学目标1.经历探究导体电压和电流关系的过程,体会用UI图象来处理、分析实验数据、总结实验规律的方法;2.进一步体会用比值定义物理量的方法,理解电阻的定义,明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定的,掌握电阻的单位;3.理解欧姆定律,知道欧姆定律的适用范围,并能用来解决有关部分电路的问题;4.知道伏安特性曲线,知道线性元件和非线性元件;通过测绘小灯泡伏安特性曲线的实验,初步掌握利用分压电路改变电压的基本技能,学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。
✧教学重点难点欧姆定律的内容、表达式、适用条件,以及利用欧姆定律分析、解决实际问题是本节的教学重点。
对于导体的伏安特性曲线及其物理意义的掌握是本节的难点,应结合数学知识进行,并尽可能地多举实例以加强对知识的深化。
实验测绘小灯泡的伏安特性曲线,电路的选择及实物连接既是重点又是一大难点,教师除了要使学生掌握原理和方法,还要给予学生必要的帮助。
✧教学方法与手段以演示实验为探究突破口,引导学生对得到的数据根据图象进行有效分析,从而引出电阻的定义以及欧姆定律,借用图象研究方法介绍导体的伏安特性曲线,讨论得出曲线斜率的意义,在此基础上介绍线性元件和非线性元件,并借此总结欧姆定律的适用范围。
当然,为了巩固学生对欧姆定律的掌握,课堂上精选练习是很有必要的。
最后根据学生掌握情况,时间允许的话,紧密结合演示实验,学生自己动手完成描绘小灯泡伏安特性曲线的实验。
高中物理_7 闭合电路的欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计:教学过程设计:闭合电路的欧姆定律的理解和应用,是分析复杂电路的基础和关键,因此它是本节课的重点;路端电压与负载的关系涉及到的物理量较多,寻找这一规律需要理论推导,学生要掌握这一推导过程,理解这一关系,具有一定的难度,所以它是本节课的难点。
为了突出重点,突破难点,本节课的教学过程是这样设计的:首先采用问题什么是闭合电路,闭合电路的组成导入新课,通过复习回顾前面的内容,电流的方向,电势的变化,能量转化等问题,层层推进,接着分析问题,得出闭合电路的欧姆定律,通过爬黑板,男女生比赛竞争的方式进行巩固得到的结论,从而突出了重点。
本节课的难点是路端电压与负载的关系。
为了突破难点我首先从上一个问题的针对练习入手,定性得出随着负载R的增大路端电压增大的结论。
然后通过学生分组讨论合作探究分析实验现象,演示实验观察实验现象、通过针对练习应用结论这三个环节,进一步印证了结论的正确性,并且还锻炼了学生的分析问题解决问题的能力,加深了学生对于这个规律的理解。
板书设计:7 、闭合电路的欧姆定律一、闭合电路1、组成2、方向3、变化4、转化二、闭合电路的欧姆定律。
1、表达式2、内容U外=IR。
U内=Ir三、闭合电路的欧姆定律↑↓↑。
R I U,,学情分析:学生通过前面的学习,理解了静电力做功与电荷量、电势差的关系、了解了静电力做功与电能转化的知识,认识了如何从非静电力做功的角度描述电动势,并处理了部分电路欧姆定律的相关电路问题,已经具备了通过功能关系分析建立闭合电路欧姆定律的基本探究能力,但利用闭合电路欧姆定律分析问题的能力较弱。
效果分析:本节课根据高二年级学生的心理特征及其认知规律,在教学策略上采用:问题导入问题驱动——学生自主探究——辨析与研讨——反思与评价组成的“四环节”探究式教学策略。
运用了问题教学和比赛竞争的方法,以“教师为主导,学生为主体”,教师的“导”立足于学生的“学”,以学法为重心,放手让学生自主探索的学习,主动地参与到知识形成的整个思维过程,力求使学生在积极、愉快的课堂氛围中提高自己的认识水平,从而达到预期的教学效果!教材分析:闭合电路的欧姆定律的理解和应用,是分析复杂电路的基础和关键,因此它是本节课的重点;路端电压与负载的关系涉及到的物理量较多,寻找这一规律需要理论推导,学生要掌握这一推导过程,理解这一关系,具有一定的难度,所以它是本节课的难点。
《欧姆定律》教案
《欧姆定律》教案(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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高中物理_闭合电路的欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
《闭合电路的欧姆定律》教学设计(第一课时)一、实验引入,激发兴趣实验:三节电池供电,两个完全相同的灯泡组成两个支路并联,电源对每一个灯泡供电亮度一样,同时对两个灯泡供电两个灯泡都变暗。
先介绍实验器材,电路组成和连接方式,让学生猜想:电源对每一个灯泡单独供电亮度较大,同时对两个灯泡供电两个灯泡的亮度变大还是变小?提问:为什么亮度越变小呢?(接着引入今天的话题)要想解决这个问题需要学习今天的内容:闭合电路欧姆定律。
设计意图:实验演示,为下面的学习埋下伏笔,引发学生的思考,同时也激发了学生学习的兴趣点。
二、合作探究、精讲点拨(一)闭合电路欧姆定律1、提出问题:什么是闭合电路呢?首先我们认识一下什么是闭合电路,闭合电路由内电路,外电路,组成。
在这里我们要知道七个概念:电源,内电路和外电路,内电阻和外电阻,内电压和外电压。
2、建立模型问题1:在闭合回路中,电源在电路中起何作用?描述电源性能有哪些重要参数?这些参数有何物理意义?过电池内部所受到的阻力,问题2:如图,流过电阻R 和电阻r的电流大小有何关系? R 与r 是怎样联接的?电流大小相等,串联关系。
问题3:在闭合电路中,电势如何变化呢?通过电势变化过程分析和动画让学生体会在内外电路中电势的变化情况,并通过课本上的物理模型让学生直观的看到变化情况:在外电路中,沿电流方向电势降低,在内电路中,一方面,存在内阻,沿电流方向电势也降低;另一方面,沿电流方向存在电势“跃升”。
而且,它们还满足E=U 外+U 内3、解决问题过渡引入:为什么会有这样的关系呢?我们从理论上再分析一下。
看下面的电路:如图,外电路有一电阻R ,电源为一节干电池,内阻为r ,电动势为E 。
问题1、若闭合开关S 后,电路电流为I ,则在t 时间内,在电源内部有多少正电荷从负极移到正极?有多少化学能转化为电能?这种能量的转化是通过什么力做功实现的? 正电荷的数目为q=It,由W 非=Eq 得W 非=EIt ,通过非静电力做功把化学能转化为电能 E 电= EIt问题2、在电源内部由于电阻r 的存在,接通电路电流为I ,在t 时间内消耗了多少电能?转化成什么能量?因为电源内部有电阻,内电阻消耗电能转化为内能,t 时间内消耗电能转化为的内能为:Q 内= I 2rt问题3、接通电路电流为I ,在外电路有电阻R 存在, t 时间内它消耗了多少电能?转化成什么能量?外电阻消耗电能,电能将转化为内能,即:Q 外=I 2Rt问题4、E 电,Q 外和Q 内三者之间有何关系?由能量守恒思想得E 电=Q 外+Q 内4、总结规律推导:E 电=Q 外+Q 内① EIt=I 2Rt+I 2rt ② EI=I 2R+I 2r ③E=IR+Ir ④ I =E R +r⑤ 4式反应了闭合电路沿电流方向电势变化的什么规律?外电路电势降低,内电路电势“升中有降”电动势等于内外电路电势降落之和5式反应了闭合电路中的什么规律?闭合电路欧姆定律:①公式表述:I =E R +r②语言表述:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比,这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。
高中物理_欧姆表的原理与使用教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计欧姆表的原理与使用主要目标1、了解并掌握欧姆表的制作原理2、掌握欧姆表测量电阻的注意事项复习回顾1.已知内阻的电流表可以当电压表用吗?如何把电流表改装成大量程的电压表?2.如何把电流表改装成量程较大的电流表?3.能否把电流表改装成直接测量电阻的欧姆表?一、欧姆表的原理(1)表头结构:(2)测电阻原理:(3)欧姆表内阻:例、如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流I g=10 mA,电流表电阻R g=7.5Ω,A、B为接线柱.(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?(2)调到满偏后保持R的值不变,在A、B间接一个150Ω的电阻R0,电流表指针指着多少刻度的位置?(3)如果把任意电阻R x接在A、B间,电流表读数I x与R x的值有什么关系?通过以上计算理解①中值电阻②电阻的刻度特点二、欧姆表的使用1、读数①、测电压和电流时,如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等,读数时应读到最小刻度的下一位,即 1/10 格估读;若表盘的最小刻度为0.2、0.02等,读数只读到最小刻度的末位,且1/2格估读;若表盘的最小刻度为0.5、0.05等,读数只读到最小刻度的末位,且1/5格估读。
②、测电阻时,读数照电压电流读法,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积[练习读数](2017·全国卷Ⅲ·23)(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时选择开关置于×100Ω档,则多用电表读数为 __________ ;若此时选择开关置于5V档,则读数为 __________ ;若此时选择开关置于2.5mA档,则读数为 _________ .2、测量电阻机械调零: 用螺丝刀调整使指针指左侧0刻度①、选欧姆档合适的倍率,使指针指在中央刻度附近②、欧姆调零:将红黑表笔短接,调节调零旋钮,使指针指向零电阻刻度(右侧0刻度). 注:每一次换档都要进行欧姆调零③、测量:将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。
《欧姆定律》物理教学反思
《欧姆定律》物理教学反思物理是一门基础科学,旨在研究自然界中物质和能量的运动和相互关系。
作为物理教学的核心内容,《欧姆定律》是其中的重要一环。
然而,在教学实践中,我发现对于学生来说,《欧姆定律》的理解和应用并不容易,存在一些问题和挑战。
因此,在本文中,我将对物理教学中涉及的《欧姆定律》进行反思,并提出一些改进的建议。
首先,我观察到学生在理解《欧姆定律》的数学表达式时存在困难。
《欧姆定律》的表达式为V=IR,其中V表示电压,I表示电流,R 表示电阻。
然而,学生往往只局限于记忆公式,缺乏对公式的深入理解。
他们不知道为什么电阻越大,电流越小,或者为什么电流和电压成正比。
因此,我认为在教学中应该注重深入解释公式的物理意义。
通过实验和示意图,可以帮助学生更好地理解电阻对电流的影响,并从中推导出欧姆定律的数学表达式。
其次,学生在应用《欧姆定律》解决实际问题时经常遇到困难。
他们往往无法将所学的概念和原理应用到具体情境中,尤其是在复杂电路的情况下。
例如,当给定电压和电阻时,学生常常无法计算出电流的值。
我认为,在教学中应该增加更多的实际案例和练习,让学生通过解决问题的过程来掌握欧姆定律的应用。
此外,引导学生进行实验设计,让他们通过实际操作和观察来理解欧姆定律,将能够加深学生对《欧姆定律》的认识。
另外,学生对欧姆定律的物理意义和应用范围缺乏认识。
他们常常把欧姆定律视为一个孤立的公式,而不是一种普遍适用的原理。
因此,我认为在教学中应该结合具体实例和实际问题,让学生认识到欧姆定律在现实生活中的重要性和广泛应用。
例如,可以讨论电子设备的电路,让学生思考为什么在电路中使用电阻器,以及它们对电路性能的影响。
通过这种方式,学生将能够更好地理解欧姆定律的物理意义,并将其运用到实际生活中。
最后,我认为教学中应该注重培养学生的实验思维和问题解决能力。
欧姆定律是以实验为基础的,通过实验和观察才能发现电流、电压和电阻之间的关系。
因此,在教学中应该注重培养学生的实验技能,让他们能够设计和进行实验来验证欧姆定律,并观察实验结果。
高中物理_欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计一、教材分析及学情分析欧姆定律是把电学中三个重要的物理量电流、电压、电阻联系起来的一个重要定律,是电学中的基本定律,也是进一步学习电学知识和分析电路的基础,是本章的重点。
本节课是在初中的基础上加以充实和提高,重点是在“提高”上做足文章。
这里的提高重点包括两层含义:其一就是在利用实验教学的过程中让学生充分体会合作和实践的魅力,感受动手又动脑的快乐,不断提高学生的实验素养;其二就是对电阻概念的理解和对伏安特性曲线的理解和利用上,使学生深刻掌握欧姆定律的实质,不断提高理解问题和解决问题的能力。
二、教学目标1.根据U/I这个定值的物理含义引入电阻的定义,说出电阻的单位。
2.通过实验数据分析得出欧姆定律。
3.能用欧姆定律表达式计算I、U、R。
4.通过导体伏安特性曲线,得出线性元件和非线性元件的概念。
能根据伏安特性曲线区分线性元件与非线性元件,说出欧姆定律的适用条件。
三、教学重点1.欧姆定律的内容、表达式、适用条件及利用欧姆定律分析、解决实际问题。
2.导体的伏安特性曲线。
四、教学难点1.导体的伏安特性曲线的物理意义。
2.线性元件及非线性元件的理解。
五、教学过程(一)导入新课在初中我们已经探究过导体中的电流跟导体两端电压、导体电阻的关系。
本节我们将在初中已有知识的基础上,进一步探究电流的大小与什么因素有关,并学习导体的伏安特性曲线。
提问:首先回忆一下前两节课我们都学习了什么?(二)新课讲解(板书)3. 欧姆定律探究问题一:既然在导体的两端加上电压,导体中才有电流,那么,导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢?通过比较限流电路和分压电路,得出分压电路可以提供从零开始连续变化的电压。
提问数据处理方法,其一是平均值,其二是图像处理,并且说明平均值的缺点。
把所得数据描绘在U-I直角坐标系中,确定U和I之间的函数关系。
强调作图注意事项,尤其是标度选择。
1.U-I图像是一条过原点的直线;2.同一导体,电压与电流的比值为定值。
高中物理_2.3 欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
第三节欧姆定律教学设计一、教学设计理念以新课程理念为指导,以建构主义理论为依据,让学生积极参与,体验和感悟,成为课堂的主体和知识的主动建构者。
二、教学内容的分析本节教材内容涉及两个问题。
一是欧姆定律,二是导体的伏安特性曲线。
关于欧姆定律,教科书先用演示实验探究导体中电流与电压的关系,通过U-I图像处理的方法得到电流与电压的正比关系,由斜率反映了导体对电流的阻碍作用,然后定义电阻。
在此基础上,通过对因果关系、适用条件的分析等,得到欧姆定律的公式及表述。
这样安排,在实验电路、数据处理、研究思路等方面都较初中有很大提高,也更加科学。
对导体伏安特性曲线的研究,尤其是测绘小灯泡伏安特性曲线的实验,使学生对欧姆定律的认识更加深化。
同时小灯泡的伏安特性曲线实验对第六节《电阻》的学习做好铺垫,所以这个知识点既是本节课的重点也是难点。
三、教学目标的设计(一)基于核心素养的目标续写(二)教学重难点教学重点:1、理解欧姆定律得内容及其适用条件;2、运用欧姆定律分析、解决实际问题。
教学难点:伏安特性曲线得物理意义。
四、教学方法:探究、讲授、讨论、练习五、教学用具:电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电建、导体、多媒体辅助教学设备六、教学过程【引入新课】情景导入:通过趣味实验回顾初中知识。
观察现象,思考问题(电压变化导致电流变化)(电阻变化导致电流变化)(从实验现象中提出问题,让学生感受到物理来源于生活并作用于生活,并且激发学生学习物理得兴趣和热情,同时为探究欧姆定律创设情境。
)猜想与假设:导体中得电流I与加在导体两端得电压和其本身得电阻R有一定得关系。
今天我们就来研究它们之间有怎样得定量关系。
【新课教学】同学们用什么方法呢?——控制变量法。
引导学生回忆初中探究电压、电流、电阻关系得实验,让学生画出电路图。
指出这种接法为电流表得外接,滑动变阻器限流接法。
今天我们通过另一种电路来探究这个问题。
演示实验:投影教材图2.3-1,指出测量电路(测导体A、B的电流、电压),指出分压电路(控制电路):学生讨论此电路的好处。
高中物理_闭合电路欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
选修3-1第二章第7节闭合电路欧姆定律教学设计闭合电路欧姆定律是《恒定电流》一章的核心内容,具有承前启后的作用。
既是本章知识的高度总结,又是本章拓展的重要基础;通过学习,既能使学生从部分电路的认知上升到全电路规律的掌握,又能从静态电路的计算提高到对含电源电路的动态分析及推演。
同时,闭合电路欧姆定律能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性,是功能关系学习的好素材。
学生通过前面的学习,理解了静电力做功与电荷量、电势差的关系、了解了静电力做功与电能转化的知识,认识了如何从非静电力做功的角度描述电动势,并处理了部分电路欧姆定律的相关电路问题,已经具备了通过功能关系分析建立闭合电路欧姆定律,并应用闭合电路欧姆定律分析问题的知识与技能。
本课我采用的教学方法主要是:问题导学法。
在本课之前,学生学习了较多的预备知识,比如说静电力做功和电势能变化的关系等,这样本课的学习要从复习开始,通过设计的问题引导学生复习已学知识,同时用问题引出本课内容,一步一步引导学生进行新课学习。
同时采用了演示实验和学生的定性实验的方式让学生参与探究过程,加深学生理解。
1、通过探究推导出闭合电路欧姆定律及其公式,知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
2、理解路端电压与负载的关系,知道这种关系的公式表达,并能用来分析有关问题。
3、了解路端电压与电流的U-I图像,认识E和r对U-I图像的影响。
5、熟练应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算1、通过对演示实验的观察和学生实验探究,加强对学生科学素质的培养。
2、通过例题培养学生的审题能力、分析能力,通过引导学生归纳解题步骤,培养学生的归纳总结能力科学探究:经历闭合电路欧姆定律及其公式的推导过程,体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用,培养学生推理能力。
科学态度与责任:通过路端电压与负载的关系实验,培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法。
教学重点、难点:推导闭合电路欧姆定律,应用定律进行相关讨论是本节的重点,帮助学生理解电路中的能量转化关系是基础和关键。
高中物理_闭合电路的欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
产生问题号电池的电动势。
2、教室演示实验演示实验:观察一下这个电路,这是个串联电路还是并联电路。
如图1中有3个灯泡完全相同,逐个闭合开关1,2,3,仔细观察观察灯泡1,看它亮度有什么变化?1、为什么变暗了?猜一猜原因。
灯泡变暗说明实际功率变小了。
变小的原因是什么?教师:电压是不是真变了,我们实际测一测。
路端电压变小了。
2、有什么地方不对劲,少了的电压去哪里了?你有什么猜测?不在电源外部,可能在电源内部。
分压得时什么元件?与这些灯泡时串联还是并联。
3、为了方便研究这个问题,我们可以把这个电路可以等效为:一个可变电阻接在电电源上,电源内部叫做内电路,电源外部电路叫做外电路。
可变电阻变化,导致得路端电压变化。
路端电压和电阻变化大致时什么关系。
动势学生:并联,各支路电压相等等于电源电压,亮度不变。
学生:电压变了。
回答:电源内部有个电阻。
因为串联分压,这个内阻与外部电路串联。
学生猜想并完成引导学生从现象开始到定性分析再到定量的测量过程,学会问题解决的路径。
化繁为简,培养学生把电路转化为简化为模型电路连接和实验操作各个概念界定,为接下来得探究与讨论统一话语系统。
分组实验:路端电压与外部电阻得关系结合上面演示实验,你有什么猜想?路端电压变化与负载的关系究竟是什么?我们再回来自习观察一下这个电路,未闭合开关前,此时电路中的电阻是多少?闭合一个开关,此时电阻电阻变大变小?再闭合一个开关,此时电阻变大变小?我们可以把电路等效为请大家依照电路图连好电路,看路端电压改变与外部电路变化是什么关系。
注意:连接短路时,开关处在断开状态,滑动变阻器滑片处在电阻最大端。
为什么?实验结论:外部电路阻值越大,路端电压越大。
反之越小。
实际操作实验验证猜想。
R越小,I越大,U外越小;R越大,I越小,U外越小。
定性的认识路端电压与负载得关系,改变学生原有得电源电压是不变得观念,理解路端电压得含义初步分析,知道内电阻的存在精确测量原电池的内外压学生观察实验和分析实验数据。
高中物理_闭合电路欧姆定律教学设计学情分析教材分析课后反思
人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流§7 闭合电路欧姆定律一、指导思想1.以实验为基础进行物理规律教学“闭合电路欧姆定律”是人教版高中物理选修3-1《恒定电流》一章的一节重要的规律课。
物理规律反映了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律,反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系,揭示了物理事物本质属性之间的内在联系,是物理学科结构的核心。
在中学物理教学中,学生的智力和能力,主要是在观察、实验、探索和分析物理现象,理解、掌握和运用物理概念和规律的过程中,不断发展起来的。
因此,要尽可能从观察实验出发,通过观察演示实验和学生分组实验,启发学生思考,从而总结出有关规律。
2.运用“问题—探究”式教学模式进行物理新授课教学科学的发展始于问题的提出,学习和思维是从疑问开始的。
“问题—探究”式教学模式是指在课堂教学中,教师依据课程标准和教材,精心设计问题,以问题激发学生的学习兴趣,以问题引导学生自主学习与合作探究,从而达成教学目标、调高教学效率的方法。
以问题解决为中心,突出学生的独立活动,着眼于学生思维能力的培养。
二、教学背景分析1.课程标准要求(1)观察并能识别常见的电路元器件,了解它们在电路中的作用。
会使用多用电表。
(2)通过实验,探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系。
会测量金属丝的电阻率。
(3)了解串并联电路电阻的特点。
(4)理解闭合电路欧姆定律。
会测量电源的电动势和内阻。
(5)理解电功、电功率及焦耳定律,能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。
(6)能分析和解决家庭电路中的简单问题,能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际。
2.学习内容分析本节课是在学生初中阶段已经学习过电功、部分电路的欧姆定律等知识的基础上的进一步延伸,是分析和理解部分电路和闭合电路的交汇点,更是分析复杂电路的基础。
本节课教材通过能量转化和守恒思想研究电源的性质及作用,使学生深刻的感受能量观点在电路分析问题中的有效应用。
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二、3 欧姆定律教学设计◆整体设计✧教学分析本节涉及两个问题,一个是欧姆定律,一个是导体的伏安特性曲线。
关于欧姆定律,先用演示实验探究导体中电流与电压的关系,通过UI图象处理的方法得到电流与电压的正比关系,由斜率反映了导体对电流的阻碍作用,从而定义电阻。
在此基础上,通过对因果关系、适用条件的分析等,得到欧姆定律的公式及表达。
这样,在实验电路、数据处理、研究思路方面,都较初中有了很大提高,也更加科学。
对导体伏安特性曲线的研究,以及对线性元件和非线性元件的认识和了解,使学生对欧姆定律的认识更加深化。
✧教学目标1.经历探究导体电压和电流关系的过程,体会用UI图象来处理、分析实验数据、总结实验规律的方法;2.进一步体会用比值定义物理量的方法,理解电阻的定义,明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定的,掌握电阻的单位;3.理解欧姆定律,知道欧姆定律的适用范围,并能用来解决有关部分电路的问题;4.知道伏安特性曲线,知道线性元件和非线性元件;通过测绘小灯泡伏安特性曲线的实验,初步掌握利用分压电路改变电压的基本技能,学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。
✧教学重点难点欧姆定律的内容、表达式、适用条件,以及利用欧姆定律分析、解决实际问题是本节的教学重点。
对于导体的伏安特性曲线及其物理意义的掌握是本节的难点,应结合数学知识进行,并尽可能地多举实例以加强对知识的深化。
实验测绘小灯泡的伏安特性曲线,电路的选择及实物连接既是重点又是一大难点,教师除了要使学生掌握原理和方法,还要给予学生必要的帮助。
✧教学方法与手段以演示实验为探究突破口,引导学生对得到的数据根据图象进行有效分析,从而引出电阻的定义以及欧姆定律,借用图象研究方法介绍导体的伏安特性曲线,讨论得出曲线斜率的意义,在此基础上介绍线性元件和非线性元件,并借此总结欧姆定律的适用范围。
当然,为了巩固学生对欧姆定律的掌握,课堂上精选练习是很有必要的。
最后根据学生掌握情况,时间允许的话,紧密结合演示实验,学生自己动手完成描绘小灯泡伏安特性曲线的实验。
◆课前准备✧教学媒体学生电源,电压表,电流表,滑动变阻器,电键,电阻不同的导体A、B,小灯泡,导线若干,多媒体设备。
✧知识准备复习电源的重要参数,电动势概念,回顾产生恒定电流的条件。
◆教学过程✧导入新课[事件1]教学任务:回顾相关知识,提出问题,引出需要解决的问题。
师生活动:回顾电源、电流的知识,提问学生电流的实质,恒定电流产生的条件,学生回答说明。
引入新课:提出新问题,在已经产生恒定电流的情况下,思考导体中的电流大小与哪些因素有关,特别是跟导体两端的电压有什么关系,本节课就来研究这个问题。
✧推进新课[事件2]教学任务:利用演示实验获取导体电流和电压的数据。
师生活动:提出问题,学生思考并讨论如何研究导体的电流和电压的关系,在教师的指导下,设计确定实验电路并画出电路图。
因为学生此阶段的电路知识还比较欠缺,所以这个过程教师起主导作用,给学生介绍并解释实验电路图,鉴于本探究实验使用的电阻较小,所以在这里使用电流表外接法。
为了使实验获得更多数据,更加准确地反应规律,本实验滑动变阻器采用分压方式的接法。
因为这一节内容是在学习“伏安法测电阻”之前,所以电流表外接法和滑动变阻器的分压式电路建议作简单介绍,原理分析放在后续课程解决,这里主要让学生知道如何调节导体的电压,如何测量通过导体的电流和导体两端的电压,并知道在接通电路之前,滑动变阻器的滑动触点应放在何处。
【演示】教师按照电路图连接实验电路,并请学生观察连接过程,要求学生关注正负接线柱是否正确连接,初步了解分压电路的连接方法和注意事项。
连接好电路以后,选出学生代表进行操作,闭合S后,移动滑动变阻器触头,观察电表的变化,记下触头在不同位置时电压表和电流表读数,学生设计表格,并将测量得到的多组数据记录在表格中,换另一名学生,用另一导体B,重复以上实验。
行操作之外还要及时对学生的正确操作给予鼓励和表扬,以此增加他们对设计和操控电路的信心,为后续的电路学习打下基础。
[事件3]教学任务:分析实验数据,确定导体中电流跟导体两端电压的关系。
师生活动:实验得到多组导体中的电流和导体两端的电压数据后,教师引导学生寻找数据中的规律,并提出新问题,如何分析数据更直观?教师在这里可以让学生分组讨论确定分析方法,也可以通过帮助学生回忆高一学习的位移—时间关系以及匀变速直线运动速度—时间关系时所采用的研究方法,引导学生确定图象研究法。
建立UI 坐标系,利用描点作图法,作出图象,这里可请一位同学上黑板作,其他同学在练习本上作,并鼓励学生作比较和评价,作出图象如下:问题引导:分析图象,总结可以得到的信息。
结论:同一导体,U -I 图象是过原点的直线,电压跟电流的比值是一个常数,即为直线的斜率,可以写为:R =UI。
[事件4]教学任务:定义电阻,掌握电阻的物理意义和单位。
师生活动:教师提醒学生观察图象,对斜率R 的意义提出猜想。
提出问题,同样电压下斜率R 大的导体,电流如何?学生阐述自己对R 含义的理解,教师加以提示,当电压U 、电流I 发生变化时,他们的比值UI 是一定的,对不同的导体,这个比值的数值一般是不同的,总结出R的意义:反映了导体对电流的阻碍作用。
引出电阻的定义和意义。
电阻定义:导体两端电压与通过导体电流的比值。
公式:R =UI(定义式)单位:欧姆,符号Ω,且1 Ω=1 V/A 。
教师补充提问1 Ω的物理意义,启发学生根据电阻的定义式得出:如果在某段导体的两端加上1 V 的电压,通过导体的电流是1 A ,这段导体的电阻就是1 Ω。
常用单位:Ω、kΩ、MΩ。
换算关系:1 kΩ=103 Ω,1 MΩ=106 Ω。
物理意义:反映导体对电流的阻碍作用。
讨论与归纳:学生根据图象讨论并归纳:R 是否与U 成正比,与I 成反比? 结论:R 与U 、I 无关,只跟导体本身的性质有关。
学情预设:在处理R 和U 、I 的关系时,有些学生初学可能容易产生错误认识,认为R 与U 、I 有正比或反比关系,这里可以类比前面曾经用比值定义法定义过的电场强度和电容,帮助学生正确理解R 的定义式,并且加强对比值定义这种常用物理定义方法的掌握。
同时可以根据学生理解情况,顺便简单介绍测量电阻的常用方法——伏安法。
[事件5]教学任务:掌握欧姆定律的内容和公式。
师生活动:学生在电阻定义式基础上,自然而然推导出I =UR ,教师介绍德国物理学家欧姆和欧姆定律的建立,对学生进行科学精神教育。
欧姆定律内容:导体中电流跟它两端电压成正比,跟它的电阻成反比。
表达式:I =UR。
课堂训练某电阻两端电压为16 V ,在30 s 内通过电阻横截面的电荷量为48 C ,此电阻为多大? 解答:由题意知U =16 V ,t =30 s ,q =48 C , 电阻中的电流I =qt =1.6 A据欧姆定律I =U R 得,R =UI=10 Ω说明:使用欧姆定律计算时,要注意I 、U 、R 的同一性(对同一个研究对象)。
[事件6]教学任务:利用欧姆定律解决实际问题。
典型问题某电阻两端电压为16 V ,在30 s 内通过电阻横截面的电量为48 C ,此电阻为多大?30 s 内有多少个电子通过它的横截面?总结与归纳:导体的电阻是导体自身属性,与U 、I 无关,因而R =U I =ΔUΔI ,用此式讨论问题更简单明了。
[事件7]教学任务:导体的伏安特性曲线师生活动:教师介绍伏安特性曲线,用纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出的I-U图线叫做导体的伏安特性曲线。
如图所示,是金属导体的伏安特性曲线。
思考与讨论:根据老师对伏安特性曲线的介绍,学生思考并讨论在IU曲线中,图线的斜率表示的物理意义。
结论:在I-U图中,图线的斜率表示导体电阻的倒数。
即k=IU=1R。
图线的斜率越大,电阻越小。
课堂训练两电阻R1、R2的伏安特性曲线如下图所示,由图可知:(1)两个导体的电阻之比R1︰R2;(2)若两个导体中的电流相等(不为零),导体两端的电压之比U1︰U2;(3)若两个导体两端的电压相等(不为零),导体中的电流之比I1︰I2。
[事件8]教学任务:线性元件和非线性元件、欧姆定律的适用范围。
师生活动:教师结合金属导体的伏安特性曲线,引出线性元件的概念;接着介绍欧姆定律的适用范围,欧姆定律对金属导体和电解质溶液适用,而对气态导体和半导体元件不适用,由于电流跟电压不成正比,所以伏安特性曲线不是直线,引出这类元件的名称——非线性元件。
线性元件:伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。
非线性元件:伏安特性曲线是曲线,即电流与电压不成正比的电学元件。
欧姆定律适用范围:线性元件,如金属导体、电解质溶液。
观察与思考:结合“说一说”栏目中晶体二极管的伏安特性曲线,认识二极管的电流和电压的关系,以此帮助学生更好地理解“非线性元件”。
【说一说】如图是某晶体二极管的伏安特性曲线,请你根据这条曲线说出通过二极管的电流与二极管两端电压的关系。
某晶体二极管的伏安特性曲线[事件9]教学任务:实验测绘小灯泡的伏安特性曲线。
师生活动:新课改形式下,要求提高每堂课的课堂教学效率,故而将本实验放在本节新授课中进行,为了保证学生有足够的亲自动手实验操作的时间,故而在前面事件2和事件3中对测绘导体电阻、电压和电流的实验电路,具体操作和数据处理作了比较详细的探究,在这里重在使学生学以致用,并通过本实验训练学生实际操作能力并加强学生对本实验各环节注意事项的掌握。
教师启发学生结合前面事件2的探究方法,根据自己合理的分析和判断,画出描绘小灯泡伏安特性曲线的实验电路。
电路的选择:(1)灯泡电阻较小,应选择电流表外接法;(2)为保证实验作图的需要,应尽可能多测几组数据,即要求小灯泡的电压变化范围较大(从零开始逐渐增大到接近额定电压),因此滑动变阻器应采用分压方式的接法。
实验电路图如图所示:实验电路的连接:(1)先连好电源、电键、滑动变阻器所组成的串联电路(滑动变阻器接下面两个接线柱);(2)将小灯泡、电流表串联好,再接到滑动变阻器的两个接线柱上(一上一下);(3)最后将伏特表并接在小灯泡的两端;(4)注意滑动变阻器的滑动触头在实验初应在使小灯泡短路的位置上;(5)注意电流表、电压表的量程和正负接线柱的正确连接。
实验操作步骤:(1)按图连接好电路;(2)检查无误后,将滑片调节至最左边附近,闭合电键,读出一组U、I值,记录在由学生自己设计的表格中;(3)再调节滑动变阻器的滑片到不同位置,读出8组不同的U、I值,记录于表格中;(4)断开电键,整理好器材;(5)在坐标纸上以I为纵轴,以U为横轴并选取适当的单位;(6)用描点法在坐标纸上标出各组U、I值的对应点位置;(7)用平滑曲线将各点依次连接起来;(8)分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律(这里可以把有代表性的实验结果用实物投影展示,并请学生为大家分析其中蕴含的规律,其他学生加以补充和总结,最后教师作评价)。