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第二冊(cè)閉合電路歐姆定律
課題：閉合電路歐姆定律
授課班級(jí)：高二(3、4、5、9)
執(zhí)教人：徐軍
授課時(shí)間：2003年11月21日
一、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)目標(biāo)
1、知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓。
2、理解閉合電路歐姆定律的公式，理解各物理量及公式的物理意義，并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題。
3、知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和。
4、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，并能用來分析、計(jì)算有關(guān)問題。
5、理解閉合電路的功率表達(dá)式。
6、理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況。
（二）能力目標(biāo)
1、培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題能力，會(huì)用閉合電路歐姆定律分析外電壓隨外電阻變化的規(guī)律。
2、理解路端電壓與電流（或外電阻）的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，并能用來分析、計(jì)算有關(guān)問題。
3、通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析問題能力。
（三）情感目標(biāo)
1、 通過外電阻改變引起電流、電壓的變化，樹立學(xué)生普遍聯(lián)系觀點(diǎn)。
2、 通過分析外電壓變化原因，了解內(nèi)因與外因關(guān)系。
3、通過對(duì)閉合電路的分析計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生能量守恒思想觀點(diǎn)。
二、教學(xué)建議
1、電源電動(dòng)勢(shì)的概念在高中是個(gè)難點(diǎn)，是掌握閉合電路歐姆定律的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，在處理電動(dòng)勢(shì)的概念時(shí)，可以根據(jù)教材，采用不同的講法．從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負(fù)極將正電荷運(yùn)送到正極，克服電場(chǎng)力做功，非靜電力搬運(yùn)電荷在兩極之間產(chǎn)生電勢(shì)差的大小，反映了電源做功的本領(lǐng)，由此引出電動(dòng)勢(shì)的概念；也可以按本書采取討論閉合電路中電勢(shì)升降的方法，給出電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和的結(jié)論．教學(xué)中不要求論證這個(gè)結(jié)論．教材中給出一個(gè)比喻（兒童滑梯），幫助學(xué)生接受這個(gè)結(jié)論．
需要強(qiáng)調(diào)的是電源的電動(dòng)勢(shì)反映的電源做功的能力，它與外電路無關(guān)，是由電源本生的特性決定的．
電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量，沒有方向，這要給學(xué)生說明，如果學(xué)生程度較好，可以向?qū)W生說明，作為電源，有正負(fù)極之分，在電源內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，為了說明問題方便，也給電動(dòng)勢(shì)一個(gè)方向，人們規(guī)定電源電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)閮?nèi)電路的電流方向，即從負(fù)極指向正極．
2、路端電壓與電流（或外電阻）的關(guān)系，是一個(gè)難點(diǎn)．希望作好演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生有明確的感性認(rèn)識(shí)，然后用公式加以解釋．路端電壓與電流的關(guān)系圖線，可以直觀地表示出路端電壓與電流的關(guān)系，務(wù)必使學(xué)生熟悉這個(gè)圖線．
學(xué)生應(yīng)該知道，斷路時(shí)的路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)．因此，用電壓表測(cè)出斷路時(shí)的路端電壓就可以得到電源的電動(dòng)勢(shì)．在考慮電壓表的內(nèi)阻時(shí)，希望通過第五節(jié)的“思考與討論”，讓學(xué)生自己解決這個(gè)問題．
3、 最后講述閉合電路中的功率，得出公式 ， ．要從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)說明，公式左方的 表示單位時(shí)間內(nèi)電源提供的電能．理解了這一點(diǎn)，就容易理解上式的意義：電源提供的電能，一部分消耗在內(nèi)阻上，其余部分輸出到外電路中．
三、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
（一）重點(diǎn)：
1、電動(dòng)勢(shì)是表示電源特性的物理量
2、閉合電路歐姆定律的內(nèi)容；
3、應(yīng)用定律討論路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律．
（二）難點(diǎn)：
1、閉合回路中電源電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和．
2、短路、斷路特征
3、應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流強(qiáng)度隨外電阻變化的關(guān)系
四、教學(xué)過程 設(shè)計(jì)
引導(dǎo)：同學(xué)們都知道，電荷的定向移動(dòng)形成電流．那么，導(dǎo)體中形成電流的條件是什么呢？（學(xué)生答：導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差．）
教師引導(dǎo)：如何實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差？
板書：1、電源：電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置．它并不創(chuàng)造能量，也不創(chuàng)造電荷．例如：干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能、核能等轉(zhuǎn)化為電能的裝置．
（1）電源能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽⑶夷軌蛱峁┖愣ǖ碾妷�，那么不同的電源，兩極間的電壓相同嗎？展示各種干電池（1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)、7號(hào)），請(qǐng)幾個(gè)同學(xué)觀察電池上面寫的規(guī)格。并用電壓表驗(yàn)證。
（2）展示蓄電池、紐扣電池，它們兩端的電壓是否也是1.5V呢？那么如何知道它們兩端的電壓呢？
結(jié)論：電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(zhì)（如材料、工作方式等）決定。
同種電池用電壓表測(cè)量其兩極間的電壓是相同的，不同種類的電池用電壓表測(cè)量其兩極間的電壓是不同的．為了表示電源本身的這種特性，物理學(xué)中引入了電動(dòng)勢(shì)的概念．
板書：2、電源電動(dòng)勢(shì)：電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)其兩極間的電壓．
問題：各種型號(hào)的干電池的電動(dòng)勢(shì)都是1.5V．那么把一節(jié)1號(hào)電池接入電路中，它兩極間的電壓是否還是1.5V呢？用示教板演示，電路如圖所示，結(jié)論：開關(guān)閉合前，電壓表示數(shù)是1.5V，開關(guān)閉合后，電壓表示數(shù)變?yōu)?.4V．實(shí)驗(yàn)表明，電路中有了電流后，電源兩極間的電壓減少了．
設(shè)問：上面的實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)閉合后，電源兩極間的電壓降為1.4V，那么減少的電壓哪去了呢？
介紹：閉合電路可分為內(nèi)、外電路兩部分，電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路，電源外部的叫外電路．接在電源外電路兩端的電壓表測(cè)得的電壓叫外電壓．在電源內(nèi)部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測(cè)得的電壓叫內(nèi)電壓．我們現(xiàn)在就通過實(shí)驗(yàn)來研究閉合電路中電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)、外電壓之間的關(guān)系．
板書：3、幾個(gè)概念（內(nèi)電路、外電路、內(nèi)電阻、外電阻、內(nèi)電壓、外電壓）
教師：向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)裝置及電路連接方法，重點(diǎn)說明內(nèi)電壓的測(cè)量．實(shí)驗(yàn)中接通電鍵，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭使其阻值減小，由兩個(gè)電壓表讀出若干組內(nèi)、外電壓 和 的值．再斷開電鍵，由電壓表測(cè)出電動(dòng)勢(shì) ．分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢？
學(xué)生：在誤差許可的范圍內(nèi)，內(nèi)、外電壓之和等于電源電動(dòng)勢(shì)．
板書：在閉合電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和，即 ．
下面我們來分析在整個(gè)電路中電壓、電流、電阻之間的關(guān)系．
教師：在圖1所示電路圖中，設(shè)電流為 ，根據(jù)歐姆定律， ， ，那么 ，電流強(qiáng)度 ，這就是閉合電路的歐姆定律．
板書：4、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容：閉合電路中的電流強(qiáng)度和電源電動(dòng)勢(shì)成正比，和電路的內(nèi)外電阻之和成反比．表達(dá)式為 ．
一般電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為是不變的．那么外電阻 的變化，就會(huì)引起電路中電流的變化，繼而引起路端電壓 、輸出功率 、電源效率 等的變化．
板書：5、幾個(gè)重要推論
（l）路端電壓 隨外電阻 變化的規(guī)律
演示實(shí)驗(yàn),圖2所示電路，4節(jié)1號(hào)電池和1個(gè)10Ω的定值電阻串聯(lián)組成電源（因?yàn)橥ǔｋ娫磧?nèi)阻很小， 的變化也很小，現(xiàn)象不明顯）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片，觀察電流表和電壓表的示數(shù)是如何隨 變化？
現(xiàn)象：從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，隨著電阻 的增大，電流 逐漸減小，路端電壓 逐漸增大．大家能用閉合電路的歐姆定律來解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎？
學(xué)生分析：因?yàn)?變大，閉合電路的總電阻增大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律， ，電路中的總電流減小，又因?yàn)?，則路端電壓增大．
結(jié)論：路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減�。�(dāng) →無窮大時(shí)，外電路可視為斷路， →0，根據(jù) ，則 ，即當(dāng)外電路斷開時(shí)，用電壓表直接測(cè)量電源兩極電壓，數(shù)值等于電源的電動(dòng)勢(shì)；當(dāng) 減小為0時(shí)，電路可視為短路， 為短路電流，路端電壓 ．
板書（1）：路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減�。�
斷路時(shí)， →∞， ；短路時(shí)， ， ．
電路的路端電壓與電流的關(guān)系可以用圖像表示如下
（2）電源的輸出功率 隨外電阻 變化的規(guī)律．
教師：在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源（設(shè) 、r是定值）向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率 ，
又因?yàn)?，
所以 ，
當(dāng) 時(shí)，電源有最大的輸出功率 ．我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線，如圖所示．
板書（2）：在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源（即 、 是定值）向變化的外電阻供電時(shí)，當(dāng) 時(shí)，輸出的功率有最大值．
教師：當(dāng)輸出功率最大時(shí)，電源的效率是否也最大呢？
（3）：電源的效率 隨外電阻 變化的規(guī)律
教師：在電路中電源的總功率為 ，輸出的功率為 ，內(nèi)電路損耗的功率為 ，則電源的效率為 ，當(dāng) 變大， 也變大．而當(dāng) 時(shí)，即輸出功率最大時(shí)，電源的效率 =50％．
板書（3）：電源的效率 隨外電阻 的增大而增大．
四、講解例題
五、總結(jié)
板書設(shè)計(jì) ： 第五節(jié) 閉合電路歐姆定律
1、電源：
2、電源電動(dòng)勢(shì)：
3、幾個(gè)概念
4、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容：
5、幾個(gè)重要推論
（1）：路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小．
斷路時(shí)， →∞， ；短路時(shí)， ， ．
（2）：在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源（即 、 是定值）向變化的外電阻供電時(shí)，當(dāng) 時(shí)，輸出的功率有最大值．
（3）：電源的效率 隨外電阻 的增大而增大．
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