高二物理闭合电路的欧姆定律教案 新课标 人教版 9页

高二物理闭合电路的欧姆定律教案 ‎ 一、教学目标 ‎1、在物理知识方面的要求：‎ ‎　（1）巩固产生恒定电流的条件；‎ ‎　（2）知道电动势是表征电源特性的物理量，它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．‎ ‎　（3）明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和．‎ ‎　（4）掌握闭合电路的欧姆定律，理解各物理量及公式的物理意义 ‎　（5）知道什么是路端电压．‎ ‎2、在物理方法上的要求：‎ ‎　（1）通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学，使学生学会运用实验探索物理规律的方法．‎ ‎　（2）从能量和能量转化的角度理解电动势的物理意义．‎ ‎　（4）通过用公式分析外电压随外电阻以及电流的改变规律，培养学生用多种方式分析物理问题的方法。‎ 二、教学重点、难点 ‎1、重点：‎ ‎　 （1）闭合电路欧姆定律的内容。‎ ‎　 （2）短路、断路特征。‎ ‎　 （3）应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、电流强度随外电阻变化 的关系。‎ ‎2、难点：‎ ‎（1）电动势是表示电源特性的物理量及电动势的物理意义。‎ ‎（2）闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和。‎ 三、教学过程设计 ‎（一）：引入新课：‎ 提出问题：‎ ‎1．电荷的定向移动形成电流．那么，导体中形成电流的条件是什么呢？‎ 导体两端有电势差 ‎2．将小灯泡接在充满电的电容器两端，会看到什么现象？（小灯泡闪亮一下就熄灭．）为什么会出现这种现象呢？‎ 分析：当电容器充完电后，其上下两极板分别带上正负电荷，两板间形成电势差．当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后，电子就在电场力的作用下通过导线产生定向移动而形成电流，但这是一瞬间的电流．因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少，两极板间电势差也逐渐减少为零，所以电流减小为零，因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的．‎ 教师：为了形成持续的电源，必须有一种本质上完全不同于静电性的力，能够不断地分离正负电荷来补充两极板上减少的电荷．这才能使两极板保持恒定的电势差，从而在导线中维持恒定的电流，能够提供这种非静电力的装置叫电源．电源在维持恒定电流时，电源中的非静电力将不断做功，从而把已经流到低电势处的正电荷不断地送回到高电势处．使它的电势能增加．‎ ‎（二）：新课教学：‎ ‎1：电源 演示实验：电路图如下：‎ 新旧那个电池的时候比较灯泡的亮度。新电池的电路灯泡比旧电池的电路里灯泡要亮。‎ ‎（1）‎ ‎．电源是一种能够不断把其他形式的能量转变为电能的装置，他不能创造能量，也不能创造电荷。‎ ‎（2）．电源的特点及作用 ‎①电源有正负两极。‎ ‎②两极间有电势差及电压，并且电源内部有电阻 ‎③电源接入电路时，能够提供恒定的电压。‎ ‎2.电动势 ‎（1）物理意义：是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量.电动势越大它将其他形式转化为电能的本领就越大。‎ ‎（2）大小：‎ 演示实验：将一个新的电压为1.5V的电池接在如图所示的电路中，当开关没有闭合的时候，用电压表测量出的电压为1.5V 结论：‎ ‎①在电路中，电动势等于电源没有接入电路时电源两极间的电压。用内阻很 大的电压表连接在电源的正负极（电源没有接入电路），电压表的读数等于电 源的电动势。‎ 提问：当上图中开关闭合后，电压表的读数会怎么样改变？为什么会出现这种现象？‎ 分析：当开关闭合以后，电压表读数变小，因为电源内有内阻。所以为了更形象的表示出电源的内阻，我们在处理电源接入了外电路时，往往将电源等效为一个恒定电源和一个电阻。如下图所示：‎ 在图2中，我们可以看作是一个没有内阻电动势为E的电源和两个电阻组成一个闭合电路，R和r上的电压只和等于电源的电动势E ‎②电源接入外电路时,电动势等于内外电路上电压之和：.‎ ‎(3)电动势是标量,单位是伏(V)‎ ‎（4）电动势描述的是将其它形式的能量转化为电能的本领，而电压是反映电场能性质的物理量。两个概念是不同的。‎ ‎3.电动势,内电压,外电压的关系 ‎(1)内电路,内电阻,内电压 ‎①将电源和用电器连接起来,就够成闭合电路,电源内部的电路叫闭合电的内电路.一般电源可以等效为一个恒压电源E和一个电阻r。‎ ‎②内电路的电阻r叫电源的内阻.‎ ‎③当电路中有电流通过时,内电路两端的电压叫内电压.用表示，即r上的电压。‎ 当开关断开时，电压表测量的是电源的电动势，电压表上的读数大小近似等于电源的电动势的大小。‎ 提问：为什么近似等于电源的电动势？‎ 分析：一般情况下，电压表的电阻为几千欧姆，而电源的内阻为几欧姆或不到一欧姆。如图所示：‎ 由于R远远大于r，所以R上的电压近似等于电源的电动势。‎ ‎(2)外电路,外电压 ‎①电源外部的电路叫外电路 ‎②外电路两端的电压叫外电压,也叫路端电压，用表示，电动势和电压是不同的两个物理量，电动势反映的是电源把其它形式的能转化为电能的本领的大小，电压反映的是电场能的性质的物理量。‎ 提问：当开关断开时，电压表测量的是电源的电动势。‎ 当开关闭合时，电压表测量的又是外电压即路端电压 ‎(3)注意：‎ ‎①用电压表接在电源两极间测的电压是指路端电压,不是内电路两端的 电压.也不是电源电动势.，‎ 提问：外电压和电动势的大小关系？‎ ‎②当电源没有接入电路时,因无电流流过,所以，内电压为零,此时,‎ 电源电动势等于电源没有接入电路时的路端电压.。‎ 分析：这里是一个近似相等，由于电压表的电阻几千欧姆远远大于电源的内阻几欧姆甚至零点几欧姆。所以在没有接入电路时电源的路端电压近似等于电源的电动势。‎ ‎4.闭合电路的欧姆定律 ‎(1)规律:设一个闭合电路中,电源电动势为E,内电阻为r,内电路电压为,‎ 外电路电阻为R,路端电压为;电路电流为I.则 根据欧姆定律知:‎ ‎=IR ‎=Ir 由上面三式有I=E/(R+r)‎ 可见,闭合电路里电流跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比,这就是闭合电路欧姆定律 ‎(2)表达式:I=E/(R+r)‎ ‎(3)常见的变形形式: =E-Ir 说明:‎ ‎①I=E/(R+r)只适用于外电路为纯电阻的闭合电路.‎ ‎②=E-Ir既适用于外电路为纯电阻的闭合电路,也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路.‎ ‎5．路端电压与负载的关系 ‎(1)路端电压:外电路两端的电压,也叫外电压.‎ ‎(2)公式:对纯电阻电路,‎ ‎(3)路端电压与外电阻R之间的关系 ‎①当外电阻R增大时,‎ 提问：I的变化？内电压的变化？路端电压的变化？‎ 根据I=U/(R+r)可知,电流I减小,(E和r是定值),内电压Ir减小,根据可以知道路端电压增大.‎ ‎②当外电阻R减小时,‎ 提问：I的变化，内电压的变化？路端电压的变化？‎ 根据I=E/(R+r)可以知道电流I增大,内电压Ir增大,根据可以知道路端电压 ‎=E-Ir 可以知道路端电压减小。‎ ‎（4）当外电路断开时，‎ 提问：电流，外电压，内电压为多大？‎ ‎→无穷大时，I=0，Ir=0，=E此为直接测量法测电动势的依据 提问当外电路短路时，又是什么样的了？‎ R=0，I=E/r（称为短路电流），=0由于通常的电源的内阻很小，短路 时会形成很大的电流，就是严禁把电源两极不经负载直接 相接的原因。‎ ‎6：路端电压与电流的图象 （1） 由=E-Ir可以知道，-I图象是一条斜向下的直线，‎ （2） 纵轴的截距等于电源的电动势E，横轴的截距等于外电路短路时电流。虚线所表示出的是这时候电流相当的大，用电表测量不出来。‎ （3） 直线的斜率的绝对值等于电源的内阻即：r=E/=tanθ，θ越大，表明电源的内阻越大。‎ （4） 部分电路欧姆定律的U-I曲线与闭合电路欧姆定律的-I曲线的区别：‎ ① 从表示的内容来看，下图是对某固定的电阻而言的，纵坐标和横坐标分别代表了该电阻两端的电压U和通过该电阻的电流I，反映了I和U的正比关系，上图是对闭合电路整体而言的，表示路段电压，I表示通过电源的电流，图线反映与I的制约关系。‎ ① 从图线的物理意义来看，下图表示导体的性质，而上图表示电源的性质，在下图中，U与I成正比的前提是电阻R保持一定，在上图中，电源的电动势和内阻保持不变，外电阻是变的，正是R的变化才有与I的变化。‎ 四：例题1：关于电动势，下面的说法正确的是：（ CD ）‎ A． 电源的电动势等于电源没有接入电路时，两极间的电压，所以当 电源接入电路时，电动势将发生改变。‎ B． 闭合电路时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势 C． 电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的 大小的物理量 D． 在闭合电路中，电源的电动势等于内，外电路上电压之和。‎ 例题2在图中，,当开关S切换到位置1时，电流表的读数为；当开关S切换到位置2时，电流表的读数为，求电源的电动势E和内阻r。‎ 解：根据闭合电路欧姆定律列出方程 E=I1R+I1r E=I2R+I2r 消去E，解出r，得r=（I1R-I2R）/（I2-I1）‎ 代入数据，得r=1‎ 将r代入 得E=3V 习题：在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5v，内阻为0.12Ω外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压？‎ 布置作业： 课后习题1，2，3，5。‎ 提出下一节要求：课后参考成材之路，并且思考：‎ 1． R对电路中U和I的影响，也就是电路的动态分析。‎ 2． 闭合电路的功率和电源的功率。‎