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2019-2020年高中物理《閉合電路歐姆定律》教案7 新人教版選修3-1 教學過程： 大家請看屏幕，前面我們學習了這一部分電路中的電壓，電流與電阻的關系，及電功和電功率。我來出兩個題目考考大家。我在如圖所示的A，B兩點間加上電壓U，已知形成了從A到B的電流。請問：A，B兩點哪點的電勢高？高多少？也就是說沿電流的方向，電勢發(fā)生了降落。且降落的數(shù)值等于它兩端的電壓。（語氣重）從第一個問題來看，大家對前面知識掌握得不錯。大家再來看第二個問題。怎樣才能給A，B兩點間加上電壓？電源，導線與電鍵。這就組成了我們初中所學過的閉合電路，那閉合電路中的這一系列的物理量又如何呢？這節(jié)課我們共同研究的閉合電路歐姆定律將解決這一系列的問題。 首先我們研究一下電源。大家都知道電源都有兩個極，正極的電勢高，負極的電勢低，兩極間存在電壓。（切換屏幕）大家請看，這是一節(jié)七號干電池。我們用屏幕所示的電壓表來測一下它兩端的電壓。注意：電壓表現(xiàn)在是接在3V量程上。1.50V，大家再請看，這是一節(jié)五號干電池。它的個頭大，是不是電壓也大呢？還是1.50V.我再換一個更大的一號干電池。還是1.50V。那我再換成一個蓄電池。2.00V.通過剛才這一組的實驗數(shù)據(jù)，你可以得到什么結論呢？請討論。（切換）（學生回答）：凡是干電池電壓都是相同的，而與蓄電池的不同。也就是說，在電源不接入外電路的情況下，電源兩極間的電壓是由電源本身的性質如材料等決定的。為了表征電源的這種特性，我們物理學中引入了電動勢的概念。 通過剛才我們分析知道：電源的電動勢的決定因素是電源本身。以后 我們就用符號E來表示它。它的單位是伏特與電壓的單位相同。它的大小等于電源兩極間的電壓。剛才咱們做實驗的前提條件是：電源不接入外電路。那在接入外電路的情況下，電源兩極間的電壓是否還等于電源的電動勢呢？對于這個問題，咱們還是可以通過實驗來研究。大家請看屏幕，我已經幫大家設計好了這個電路圖，當我們把電鍵斷開的時候，相當于電源沒有接入電路中，當我把電鍵閉合的時候，相當于電源沒有接入電路中，伏特表的示數(shù)是電源兩極間的電壓，當然也是電源外部的電阻間的電壓。下面我就按這個電路圖連好電路。（切換）大家請看，我把這兩端分別接在蓄電池的兩個極上，同樣把這兩個鍵接在我們屏幕上看到的電壓表的3V量程上?，F(xiàn)在我們打開電鍵。讀數(shù)是：2.0V.好，我把電鍵打開，讀數(shù)是：1.7V.請同學們考慮一下，我們可從這個實驗中得到什么結論？（切換）電源的電動勢等于電源沒有接入電路時，兩極間的電壓。我們的結論得到了，問題也接踵而至了。為何閉合電鍵后的電源兩極間電壓小于電源的電動勢呢？（稍一停頓）我們共同來研究一下。 當閉合電鍵后，電路中形成如圖所示的電流，沿電流方向，從電源負極到電源正極，電勢是升高的，升高的數(shù)值應該（需強調）等于電源的電動勢；在電源外部，沿電流方向，經過電阻時，電勢是降落的，降落的數(shù)值應該等于上個實驗中閉合電鍵后伏特表的示數(shù)。由實驗來看，這個電勢降的值比升高的電動勢的值是小的。因為A點的電勢與B點的電勢肯定是相等的，所以這兩點在同一個高度上，從這個與高度差對比的圖中，你來看一看有何問題？升高的應該和降落的相等。我們的實驗結果是不會有錯誤的，那這個現(xiàn)象能說明什么問題呢？只能說明一個問題，電勢在某些地方還發(fā)生了降落。在哪？現(xiàn)在來看只能在電源內部了。那電勢為什么會在電源內部發(fā)生降落呢？說明在電源內部有電阻。好大家來看蓄電池，我沒發(fā)現(xiàn)里面有電阻啊，我只是看到里面有溶液呀。對，溶液對電流也有阻礙作用，所以它也是有電阻的。那現(xiàn)在我們可以把蓄電池這樣等效一下了。（拖上電阻）。從現(xiàn)在來看，沿電流方向，當經過電源時，電勢即會升高，又會降落，咱們不妨再來個等效：把電源等效為一個電源與一個電阻串聯(lián)。當然這個電阻就相當于內電阻。沿電流方向，經過內電阻，電勢是降落的，只要降落的數(shù)值等于電動勢與外電阻的電勢降，我們這個問題不就解決了嗎？從這個圖中大家很明顯可以得到一個結論。電源的電動勢等于內外電壓之和。不過這個結論是剛才我們通過猜測與分析得到的，那它到底正確不正確呢？我們可以做個實驗來驗證。 大家來看這，我們還是用這個電路。那這個實驗中我們需要測量哪幾個物理量？各如何測量呢？請同學們考慮好以后主動回答。一是測電動勢。在電鍵斷開的情況下，伏特表的示數(shù)。一是測路端電壓，即在電鍵閉合的情況下電壓表的示數(shù)。再就是測內電壓了。大家考慮一下，測路端電壓的時候是把電壓表并聯(lián)在外電阻兩端，那測內電阻的話就是把電源并聯(lián)在內電阻兩端了。那如何并聯(lián)呢？我們只要在很靠近兩極板的地方插入兩個銅片，然后把電壓表并聯(lián)在CD兩點間就可以了。好，我們來做這個實驗：同學們請看，我把電壓表！接在電源兩極，我把電壓表2接在已經插入電解液的銅片上，好，我把電鍵1閉合得到的數(shù)據(jù)應該是電源電動勢。大家一起來讀數(shù)。我把電鍵2同時閉合，電壓表1的示數(shù)為外電壓，電壓表2的示數(shù)為內電壓。大家一起來讀數(shù)。大家來看我們記錄的數(shù)據(jù)，你可以得到什么結論？這就驗證了我們的結論。唉，有些同學可能會想，湊巧了，你再變一變外電阻，情況還是如此嗎？好，我們就改變外電阻的阻值來看一看。由實驗可見，我們的分析是完全正確的。同學們對整個過程明白了嗎？好我們就來檢測一下。大家請看屏幕。請對照上面的電路圖，指出下面的這個動畫中的各個部分各相當于電路圖中的哪一部分。 很好，看來同學們掌握得不錯。下面我們把這個表達式來變化一下。若已知閉合電路中的電流為I，外電阻為R，內電阻為r，則此式可變?yōu)椋赫堖@位同學來說一下。這個表達式我又可以變?yōu)椋篒=E/（R+r)這個式子咱們似曾相識，好我找個同學來把歐姆定律的內容來說一下。你對照著把這個式的意義來說一下。好經過剛才我們大家的共同努力我們得到了物理上的一個很重要的定律：閉合電路歐姆定律。它的表達式是：它的內容就是這位同學剛才所述的： 首先大家來做一個題目熟悉一下閉合電路歐姆定律（課本例題）。給大家一分鐘的時間，看誰做得最快。 看來同學們掌握得不錯，我們就進一步用它來解決一些實際問題：大家請看屏幕：當外電阻變大或變小時，路端電壓及電路中電流如何？對這個問題，咱們先共同做一個實驗來觀察一下現(xiàn)象，然后大家再獨自從理論上去分析。大家請看屏幕，我們只按如圖所示的電路連好實物，再調動滑動變阻器就可達到要求了。（切換） 大家請看這，我們從這兩點引出兩根線，接在屏幕所示的電壓表上，再從這接出兩根線接在如屏幕所示的這個電流表上。好，我請個同學到講臺上來幫我做一下這個實驗。請問兩位同學，現(xiàn)在滑動變阻器的阻值取什么值？好請你把它的阻值慢慢變小，再慢慢變大。這位同學你來說一下你看到的實驗現(xiàn)象。（切換）下面同學們就根據(jù)閉合電路歐姆定律來分析一下出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。 同理我們可證明第二種現(xiàn)象。下面咱們再把這個理論應用到實際中：大家請看屏幕：當外電路斷路時，電路中電壓與電流將會如何？當外電路短路時，電路中電壓與電流又將如何？為節(jié)省時間，我給同學們分一下組，這一列往東的同學，你們來分析第一個問題，這一 列往西的同學你們來研究第二個問題?？茨膫€小組的成員討論得最快最好。這實際上就是剛才我們測電動勢的方法。由于內電阻很小，所以短路會產生很大的電流，可能會損壞電源或引起火災，因此絕對不允許將電源兩端用導線直接連在一起。 看完實際應用，我們再把它延伸一下，請畫出U--I圖象并研究。 附：課件說明課件資料來源：楊樹鋒 《閉合電路歐姆定律》課件說明 一：本課件的制作平臺是director7.0，后又生成exe文件，所以它不需要任何支持軟件，對機器的配置要求也很低，占內存很小，運行速度很快。 二：很好地突破了本節(jié)課的重難點 本課件主要包含以下幾個主要內容：本節(jié)課分為了四個研究問題，是以研究性學習的形式出現(xiàn)的，即便于學生自學，也便于老師上課使用。 1：研究問題1：這里的一個特點就是可以直接用鍵盤記錄數(shù)據(jù)，讓學生便于比較得出結論，也可供學生自己做實驗記錄數(shù)據(jù)。 2：研究問題2：這里并沒什么可說的。 3：研究問題3：這是本節(jié)課的重點，也是本課件的精華。首先理論分析中的可以拖動的電池，解決了等效這一難點。一個電池等效為一個理想電池與一個內阻相串聯(lián)。便于學生形象記憶與理解。第二處是課本上的電梯模擬實驗，而且與課本上的情境完全符合。這個實驗與理論圖象相對比， 4：研究問題4：它的一個特點是：如果老師在課上講課進，由于學生研究性學生得出的結論不一定按老師所想的順序來，所以我把答案做了一個簡易的隱藏，用到哪一個就把哪一個拖出來。 5：最后就是這里有不少的例題--配有詳細的解答與分析，不少的練習題與思考題，配有物理情境與答案，也有一套有標準答案的測試題，這些同樣可以起到老師學生都能用的效果。 三：最后這里還提供了一些與本節(jié)課有關的網(wǎng)址，可供學生老師參考。 四：為了方便老師使用，我把每一個研究問題都制成了一個單獨的課件，而且把其中的精華理論分析與電梯實驗模擬制成一單獨的課件，這樣這些積件老師們以后想用哪個都可直接調用了。 當然這個課件中還有很多不成熟的地方，我只是揀了一些好的地方說罷了，望老師與專家們批評指正。