高中物理 2.7 闭合电路欧姆定律教案 教科版选修3-1

闭合电路欧姆定律

一、素质教育目标

（一）知识教学点

1.初步了解电动势的物理意义． 2.了解电动势与内外电压的关系．

3.理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题． 4.理解路端电压与电流（或外电阻）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．

5.理解闭合电路的功率表达式，理解闭合电路中能量的转化． （二）能力训练点

通过用公式、图像分析外电压随外电阻变化而变化的规律，培养学生用多种方法分析问题的能力． （三）德育渗透点

1.通过外电阻的改变而引起I、U变化的深入分析，树立事物之间存在普遍的相互联系的观点．

2.通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒的思想． 二、重点、难点、疑点及解决办法 1.重点

①正确理解电动势的物理意义． ②对闭合电路欧姆定律的理解和应用． 2.难点

路端电压、电流随外电阻变化规律． 3.疑点

路端电压变化的原因（内因、外因）． 4.解决办法

制作多媒体课件，采用类比分析、动态画面、图像等帮助同学增强感性认识，逐步了解电动势的含义，推导闭合电路欧姆定律公式，分析各项的意义，使学生有初步整体感知，精选运用闭合电路欧姆定律分析路端电压随外电阻改变而改变的规律的典型例题，结

合图像分析突破难点． 三、课时安排 1课时

四、教具学具准备

小电珠（2.5V）、若干节不同型号电池、蓄电池、电压表 五、学生活动设计

学生观察、动手测电源电动势，并边观察边思考，逐步推导闭合电路欧姆定律，在教师的启发下逐渐理解公式含义，引导学生用公式法和图像法去分析同一问题． 六、教学步骤 （一）明确目标 （略） （二）整体感知

本节课是在学习部分电路知识的基础上进行的，是部分电路欧姆定律的延伸，是以后对复杂电路分析的基础，也是本章的教学重点． （三）重点、难点的学习与目标完成过程 1.提问，引入新课

导体中产生电流的条件是什么？ 导体两端有电势差．

电源就是能提供电能并能维持一定的电势差（电压）的装置，各种电源两端电压是否相同？ 2.新课教学 （1）电源电动势

演示1 展示1#、2#、5#、7#电池，并请几位同学观察电池上的规格（均为1.5V）． 用电压表分别测出两端电压，读数均为1.5V 演示2 用电压表测蓄电池电压，读数为2.0V

可见，电源两端间电压是由电源本身性质决定的，同种电源两极间电压相等，不同种电源两极间电压不同，为了表示电源的这种特性，物理学中引入电动势概念． 电源电动势等于电源没有接人电路时两极间的电压，用符号E表示． 怎样测量电动势？

用电压表直接测量电源两极．

各种型号的干电池电动势为多少？ 1.5V

可见电池所标的值，实际上就是电池的电动势． （2）闭合电路欧姆定律

闭合电路由电源外部的电路（外电路）和电源内部的电路（内电路）组成． 理论分析表明，在闭合电路中，电源内部电势升高的数值等于电路中外电阻上的电势降落与内电阻上电势降落之和，即 E＝U外＋U内 ①

设闭合电路中的电流为I，外电阻为R，内阻为r，由欧姆定律可知 U外＝IR U内＝Ir代入①式得E＝IR＋Ir

E

I

R r

②

②式表示：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欧姆定律． （3）路端电压跟负载的关系

提问：当外电阻R（负载）改变时，路端电压U如何变化，变化规律如何？

①演示：按图1让同学接线，注意电表的正负极性，改变Ｒ的大小，发现如下规律：

图1

当R增大，电流I减小，U增大；当R减小，I增大，U减小． ②请同学运用学过的知识分析推导： ∵U＝E－U内＝E－Ir ①

I

E

R r

②

由上二式可知：

R↑→I↓→U内↑→U↑

R→∞ I＝0 U内＝0 U＝E 这就是用电压表直接测量开路时两端电压即为电动势值的原因．

当R↓→I↑→U内↑→U↓

R→0 I＝E／r U内＝E U＝0（短路） 由于短路电流很大，电源易烧坏，还可能引起火灾，因此要千万避免短路．

同学推导出的结论和演示结果完全一致． ③路端电压随电流变化的图像（U－I图） 引导学生作出U－I图线，如图2所示：

图2

图线中的横轴截距、纵轴截距和斜率的物理意义是什么？ 斜线与纵轴交点表示电动势值，与横轴交点表示短路电流I示内阻r．

④路端电压发生变化的原因 引导学生分析：

由U＝E－Ir可知，r＝0时，U＝E与外电路无关，可见r≠0是U随R变化的内因，R发生变化是U变化的外因． （4）闭合电路中的功率 E＝U外＋U内

上式两边都乘以I，得到 EI＝U外I＋U内I

m

Er

，斜率绝对值表

此公式的物理意义是什么？请同学分小组讨论后，选代表回答．

上式中U外I和U内I分别表示外电路和内电路上消耗的电功率，EI表示电源提供的电功率．

①上式的物理意义在于，电源提供的电能一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内电路上，转化为内能，体现了能量守恒规律．

②式中表明，电动势E越大，电源提供的电功率越大，可见，电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，反映了电源的供电能力． （四）总结、扩展

电动势是描述电源将其他形式能转化为电能本领的物理量，数值上等于闭合电路内外电压之和，外电路断路时，等于电源两端电压．

闭合电路欧姆定律：闭合电路总电流跟电源电动势成正比，跟电路总电阻成反比． 路端电压随外电阻的增大而增大．

测电源电动势E和内阻r，有多种方法，各需要哪些器材，请同学画出电路示意图． 七、作业与思考 （一）作业题

课本P165练习四（1）一（5） （二）思考题

1.下列关于电源的说法正确的是 （ ） A．电源是把其他形式的能转化为电能的装置 B．电源电动势与电路中的电源有关

C．电动势为1.5V的干电池，表明干电池可以使1C的电量具有1.5J的电能 D．电动势为1.5V的干电池，表明干电池每秒钟能将1.5J的化学能转化为电能 2.对于一确定电源，下列说法正确的是 （ ） A．电源短路时，其放电电流无穷大 B．电源的负载增加，输出功率一定增大 C．电源的负载电阻增加，路端电压不－定增大 D．当外电路断路时，其路端电压等于电源电动势

3.如图3所示电路中，当滑动触头向下滑动时，各表读数的变化情况是 （ ） A．V1变小 B．V1变大

C．V2变大 D．A变小

图3

4.将分别标有“6V4W”和"3V3W”的两只灯泡串联接到一电源两端，如果电源内阻不计，要使两灯泡得到的电压都不超过额定电压，则电源电动势的最大值是 （ ） A．6V B．8V C．9V D．12V

5.如图4中，R1＝R2＝R3＝1Ω，伏特表内阻很大，当K断开时，伏特表读数为0.8V；当K闭合时，伏特表读数为1V，求电池的电动势和内阻．

图4

6.一个电源断路时路端电压是10V，短路时通过电源的电流是4A，该电源与阻值是2Ω的电阻相连时，通过电阻的电流是_____A，电源的路端电压是______V． （思考题答案：1.AC 2.D 3.ACD 4.B 5.2V、0.5Ω 6.2.22、4.44） 八、板书设计

四 闭合电路欧姆定律

一、电源电动势：等于电源没有接入电路时两极间的电压 二、闭合电路欧姆定律

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．

E

I

R r

三、路端电压跟负载的关系 路端电压随外电阻增大而增大． 四、闭合电路中的功率

电源提供的电能一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，一部分消耗在内电阻上，转化为内能．