高二物理选修3-1闭合电路欧姆定律精品教案

第二章恒定电流

2.7 闭合电路欧姆定律

教材分析

闭合电路的欧姆定律在体现功能关系上是一个很好的素材，因此帮助学生理解电路中的能量转化关系是本节的关键。外部电路从电势降低的角度学生是容易理解的，但在内部电路，一定要让学生理解电源内部反应层的作用，把其他形式能量转化为电能，电势要增加。

学情分析

学生已经从做工的角度认识了电动势的概念，本节依照通过功能关系的分析建立闭合电路的欧姆定律是可行的。如果学生能娴熟的从功和能的角度分析物理过程，对于解决物理问题是有好处的。

新课标要求

（一）知识与技能

1、能够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和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。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。

4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。

5、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。

（二）过程与方法

1、通过演示路端电压与负载的关系实验，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。

2、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

（三）情感、态度与价值观

通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。

教学重点

1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。

2、路端电压与负载的关系

★教学难点

路端电压与负载的关系

教学方法

演示实验，讨论、讲解

教学用具：

滑动变阻器、电压表、电流表、电键、导线若干、投影仪、多媒体电脑

教学过程

（一）引入新课

教师：前边我们知道电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。只有用导线将电源、用电器连成闭合电路，电路中才有电流。那么电路中的电流大小与哪些因素有关？电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢？今天我们就学习这方面的知识。

（二）进行新课

1、闭合电路欧姆定律

教师：（投影）教材图2.7-1（如图所示）

教师：闭合电路是由哪几部分组成的？

学生：内电路和外电路。

教师：在外电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？

学生：沿电流方向电势降低。因为正电荷的移动方向就是电流方向，在外电路中，正电荷受静电力作用，从高电势向低电势运动。

教师：在内电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？

学生（代表）：沿电流方向电势升高。因为电源内部，非静电力将正电荷从电势低处移到电势高处。

教师：这个同学说得确切吗？

学生讨论：如果电源是一节干电池，在电源的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势升高。在正负极之间，电源的内阻中也有电流，沿电流方向电势降低。

教师：（投影）教材图2.7-2（如图所示）内、外电路的电势变化。

教师：引导学生推导闭合电路的欧姆定律。可按以下思路进行：

设电源电动势为E，内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I，

（1）写出在t 时间内，外电路中消耗的电能E 外的表达式； （2）写出在t 时间内，内电路中消耗的电能E 内的表达式； （3）写出在t 时间内，电源中非静电力做的功W 的表达式； 学生：（1）E 外=I 2Rt

（2）E 内=I 2rt （3）W=Eq=EIt

根据能量守恒定律，W= E 外+E 内 即

EIt =I 2Rt + I 2rt

整理得：

E =IR + Ir

或者

r

R E

I +=

教师（帮助总结）：这就是闭合电路的欧姆定律。

（1）内容：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。

（2）公式：I =

r

R E

+ （3）适用条件：外电路是纯电阻的电路。 根据欧姆定律，外电路两端的电势降落为U 外

=IR ，习惯上成为路端电压，内电路的电

势降落为U 内=Ir ，代入E =IR + Ir

得

内外U U E +=

该式表明，电动势等于内外电路电势降落之和。 2、路端电压与负载的关系

教师：对给定的电源，E 、r 均为定值，外电阻变化时，电路中的电流如何变化？ 学生：据I =

r

R E

+可知，R 增大时I 减小；R 减小时I 增大。 教师：外电阻增大时，路端电压如何变化？ 学生：有人说变大，有人说变小。

教师：实践是检验真理的惟一标准，让我们一起来做下面的实验。 演示实验：探讨路端电压随外电阻变化的规律。 （1）投影实验电路图如图所示。

（2）按电路图连接电路。

（3）调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，观察路端电压怎样随电流（或外电阻）而改变。

学生：总结实验结论：

当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。

教师：下面用前面学过的知识讨论它们之间的关系。路端电压与电流的关系式是什么？

学生：U =E -Ir

教师：就某个电源来说，电动势E 和内阻r 是一定的。当R 增大时，由r

R E

I +=得，I 减小，由U =E -Ir ，路端电压增大。反之，当R 减小时，由r

R E

I +=得，I 增大，由U =E -Ir ，路端电压减小。

拓展：讨论两种特殊情况：

教师：刚才我们讨论了路端电压跟外电阻的关系，请同学们思考：在闭合电路中，当外电阻等于零时，会发生什么现象？

学生：发生短路现象。

教师：发生上述现象时，电流有多大？

学生：当发生短路时，外电阻R =0，U 外=0，U 内=E =Ir ，故短路电流I =

r

E 。 教师：一般情况下，电源内阻很小，像铅蓄电池的内阻只有0.005 Ω~0.1 Ω，干电池的内阻通常也不到1 Ω，所以短路时电流很大，很大的电流会造成什么后果？

学生：可能烧坏电源，甚至引起火灾。

教师：实际中，要防止短路现象的发生。当外电阻很大时，又会发生什么现象呢？ 学生：断路。断路时，外电阻R →∝，电流I =0，U 内=0，U 外=E 。 教师：电压表测电动势就是利用了这一原理。 3、闭合电路欧姆定律的应用（投影）