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2019-2020年高中物理第二章恒定电流
2.7闭合电路的欧姆定律教案新人教版选修项目内容课题
2.7闭合电路的欧姆定律修改与创新教学目标一知识与技能1.能够推导出闭合电路的欧姆定律及其公式,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、难点重点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难点路端电压与负载的关系教学准备实物投影仪、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、电键、导线若干、实验所需合金导线、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如图所示闭合电路由内电路和外电路组成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,从高电势向低电势移动教师在内电路中,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如图所示内、外电路的电势变化闭合电路的电势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1E外=I2Rt2E内=I2rt3W=Eq=EIt根据能量守恒定律,W=E外+E内即EIt=I2Rt+I2rt整理得E=IR+Ir或者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=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,习惯上称为路端电压,内电路的电势降落为U内=Ir,代入E=IR+Ir得E=U外+U内该式表明,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=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唯一标准,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研究路端电压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I=得,I减小,由U=E-Ir,路端电压增大反之,当R减小时,由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=教师一般情况下,电源内阻很小,像铅蓄电池的内阻只有
0.005Ω~
0.1Ω,干电池的内阻通常也不到1Ω,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求电动势和内阻【例题1】在图中R1=14Ω,R2=9Ω当开关处于位置1时,电流表读数I1=
0.2A;当开关处于位置2时,电流表读数I2=
0.3A求电源的电动势E和内电阻r解根据闭合电路欧姆定律,题述的两种情况可列以下两个方程E=I1R1+I1rE=I2R2+I2r消去E,解出r,得r=代入数值,得r=1Ω将r代入E=I1R1+I1r中,得E=3V教师引导学生分析解决例题讨论电源的U-I图象教师根据U=EIr,利用数学知识可以知道路端电压U是电流I的一次函数,同学们能否作出U-I图象呢?学生路端电压U与电流I的关系图象是一条向下倾斜的直线投影U-I图象如图所示教师从图象可以看出路端电压与电流的关系是什么?学生U随着I的增大而减小教师直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么?直线的斜率呢?学生直线与纵轴的交点表示电源的电动势E,直线的斜率的绝对值表示电源的内阻三课堂总结、点评板书设计
2.7闭合电路的欧姆定律
1、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=E=U外+U3适用条件外电路是纯电阻的电路
2、路端电压与负载的关系当外电阻增大时,电流减小,路端电压增大;当外电阻减小时,电流增大,路端电压减小公式U=E-Ir教学反思。