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2019-2020年高中物理《閉合電路歐姆定律》教案6 新人教版選修3-1 教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)目標(biāo) 　　1、知道電動(dòng)勢(shì)的定義． 　　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(lái)解決有關(guān)的電路問(wèn)題． 　　3、知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓，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(lái)分析、計(jì)算有關(guān)問(wèn)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(wèn)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(lái)分析、計(jì)算有關(guān)問(wèn)題． 　　3、通過(guò)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(wèn)題能力． （三）情感目標(biāo) 　　1、通過(guò)外電阻改變引起電流、電壓的變化，樹(shù)立學(xué)生普遍聯(lián)系觀點(diǎn) 　　2、通過(guò)分析外電壓變化原因，了解內(nèi)因與外因關(guān)系 　　3、通過(guò)對(duì)閉合電路的分析計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生能量守恒思想 　　4、知道用能量的觀點(diǎn)說(shuō)明電動(dòng)勢(shì)的意義 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(shū)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(wú)關(guān)，是由電源本生的特性決定的． 　　電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量，沒(méi)有方向，這要給學(xué)生說(shuō)明，如果學(xué)生程度較好，可以向?qū)W生說(shuō)明，做為電源，由正負(fù)極之分，在電源內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，為了說(shuō)明問(wèn)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?zhuān)范穗妷号c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(guò)第五節(jié)的“思考與討論”，讓學(xué)生自己解決這個(gè)問(wèn)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(shuō)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． 教學(xué)設(shè)計(jì)方案 閉合電路的歐姆定律 一、教學(xué)目標(biāo) 1、在物理知識(shí)方面的要求： 　?。?）鞏固產(chǎn)生恒定電流的條件； 　?。?）知道電動(dòng)勢(shì)是表征電源特性的物理量，它在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓． 　?。?）明確在閉合回路中電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和． 　?。?）掌握閉合電路的歐姆定律，理解各物理量及公式的物理意義 　?。?）掌握路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律． 2、在物理方法上的要求： 　?。?）通過(guò)電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的方法． 　?。?）從能量和能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動(dòng)勢(shì)的物理意義． 　?。?）通過(guò)對(duì)路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律的討論培養(yǎng)學(xué)生的推理能力． ?。?）通過(guò)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 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1、重點(diǎn)： 　?。?）電動(dòng)勢(shì)是表示電源特性的物理量 　?。?）閉合電路歐姆定律的內(nèi)容； 　?。?）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． 2、難點(diǎn)： 　?。?）閉合回路中電源電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和． 　?。?）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 三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 引入新課： 教師：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．） 演示：將小燈泡接在充滿電的電容器兩端，會(huì)看到什么現(xiàn)象？（小燈泡閃亮一下就熄滅．）為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？ 分析：當(dāng)電容器充完電后，其上下兩極板分別帶上正負(fù)電荷，如圖1所示，兩板間形成電勢(shì)差．當(dāng)用導(dǎo)線把小燈泡和電容器兩極板連通后，電子就在電場(chǎng)力的作用下通過(guò)導(dǎo)線產(chǎn)生定向移動(dòng)而形成電流，但這是一瞬間的電流．因?yàn)閮蓸O板上正負(fù)電荷逐漸中和而減少，兩極板間電勢(shì)差也逐漸減少為零，所以電流減小為零，因此只有電場(chǎng)力的作用是不能形成持續(xù)電流的． 教師：為了形成持續(xù)的電源，必須有一種本質(zhì)上完全不同于靜電性的力，能夠不斷地分離正負(fù)電荷來(lái)補(bǔ)充兩極板上減少的電荷．這才能使兩極板保持恒定的電勢(shì)差，從而在導(dǎo)線中維持恒定的電流，能夠提供這種非靜電力的裝置叫電源．電源在維持恒定電流時(shí)，電源中的非靜電力將不斷做功，從而把已經(jīng)流到低電勢(shì)處的正電荷不斷地送回到高電勢(shì)處．使它的電勢(shì)能增加． 板書(shū)：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． 教師：電源能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并且能夠提供恒定的電壓，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(xiě)的規(guī)格，發(fā)現(xiàn)盡管電池的型號(hào)不同，但是都標(biāo)有“1.5V”字樣．我們把示教電壓表直接接在干電池的兩端進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)結(jié)果確實(shí)是1.5V．講臺(tái)上還擺放有手搖發(fā)電機(jī)、蓄電池、紐扣電池，它們兩端的電壓是否也是1.5V呢？（學(xué)生回答：不是）那么如何知道它們兩端的電壓呢？（學(xué)生：用電壓表直接測(cè)量） 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(lèi)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(shū)：2、電源電動(dòng)勢(shì) 教師：從上面的演示和分析可知，電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓． 板書(shū)：電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)其兩極間的電壓． 例如，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(kāi)關(guān)閉合前，電壓表示數(shù)是1.5V，開(kāi)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． 教師：上面的實(shí)驗(yàn)中，開(kāi)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？用投影儀展示實(shí)驗(yàn)電路，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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)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(shū)：3、內(nèi)電壓和外電壓 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(shuō)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(kāi)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(shū)：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(lái)分析在整個(gè)電路中電壓、電流、電阻之間的關(guān)系． 教師：我們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，電路圖如圖所示 觀察電鍵S先后接通1和2時(shí)小燈泡的亮度． 結(jié)論：把開(kāi)關(guān)撥到2后，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度比剛才接3V的電源時(shí)還稍暗些．怎么解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？這就要用到我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——閉合電路的歐姆定律． 板書(shū)：閉合電路的歐姆定律 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(shū)：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 ． 同學(xué)們從這個(gè)表達(dá)式可以看出，在電源恒定時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度隨電路的外電阻變化而變化；當(dāng)外電路中的電阻是定值電阻時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度和電源有關(guān)． 教師：同學(xué)們能否用閉合電路的歐姆定律來(lái)解釋上一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？ 學(xué)生：9V的電源如果內(nèi)電阻很大，由閉合電路的歐姆定律可知，用它做電源，電路中的電流I可能較小；而電動(dòng)勢(shì)3V的電源內(nèi)阻如果很小，電路中的電流可能比 大，用這兩個(gè)電源分別給相同的小燈泡供電，燈泡的亮度取決于 ，那么就出現(xiàn)了剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了． 教師：很好．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． 幾個(gè)重要推論 （1）路端電壓 隨外電阻 變化的規(guī)律 板書(shū)：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3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？ 教師：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(lái)解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎？ 學(xué)生：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． 教師：正確．我們得出結(jié)論，路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減?。话阏J(rèn)為電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)是不變的，初中我們認(rèn)為電路兩端電壓是不變的，應(yīng)該是有條件的，當(dāng) →無(wú)窮大時(shí)， →0，外電路可視為斷路， →0，根據(jù) ，則 ，即當(dāng)外電路斷開(kāi)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(shū)5：路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減?。?dāng)嗦窌r(shí)， →∞， →0， ；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(huà)出輸出功率隨外電阻變化的圖線，如圖所示． 板書(shū)6：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)，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？ 板書(shū)7：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(shū)8：電源的效率 隨外電阻 的增大而增大． 四、講解例題 五、總結(jié) 探究活動(dòng) 1、調(diào)查各種不同電源的性能特點(diǎn)。 （包括電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻、能量轉(zhuǎn)化情況、工作原理、可否充電） 2、考察目前對(duì)廢舊電池的回收情況。 　?。?）化學(xué)電池的工作原理； 　?。?）廢舊電池對(duì)環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在哪些方面； 　?。?）當(dāng)前社會(huì)對(duì)廢舊電池的重視程度； 　?。?）廢舊電池的回收由哪些主要的途徑和利用方式； 　　（5）如何更好的變廢為寶或使廢舊電池對(duì)環(huán)境的污染減小到最小。 3、通過(guò)本章節(jié)的學(xué)習(xí)，根據(jù)全電路歐姆定律有關(guān)知識(shí)，可以得出結(jié)論：電源的輸出功率最大時(shí)，內(nèi)外電阻應(yīng)該相等，而此時(shí)電源的效率則只有50%；請(qǐng)你設(shè)計(jì)出一種方案，在實(shí)際應(yīng)用中如何配置電源和負(fù)載之間的關(guān)系，使電源的輸出功率和效率盡可能的達(dá)到較大。 第1節(jié)閉合電路歐姆定律(2課時(shí)) 【教學(xué)目的】 1、知道電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。明確電動(dòng)勢(shì)的物理意義，知道電動(dòng)勢(shì)和電壓的區(qū)別 2、知道電源內(nèi)阻的意義，知道電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是標(biāo)志電源性能的兩個(gè)重要參數(shù)。 3、知道內(nèi)電路和外電路的概念。 4、理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式，并能進(jìn)行有關(guān)閉合電路的簡(jiǎn)單計(jì)算。 5、能夠區(qū)分路端電壓和內(nèi)電壓，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題理解路端電壓和外電路電阻的關(guān)系。 【教學(xué)重點(diǎn)】 掌握閉合電路歐姆定律及用定律討論外電壓隨外電阻變化的規(guī)律及原因 【教學(xué)難點(diǎn)】 電動(dòng)勢(shì)的概念比較抽象。而應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流隨外電阻變化的關(guān)系也是比較難以掌握的 【教學(xué)媒體】 演示實(shí)驗(yàn)——干電池（1號(hào)、5號(hào)、7號(hào)若干個(gè)），一節(jié)舊的9V電池（內(nèi)阻較大）小燈泡、導(dǎo)線若干，演示的電壓表一個(gè)，4節(jié)1號(hào)干電池，10Ω定值電阻一個(gè)，演示電流表（1.5A量程）一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（0～50Ω）一個(gè)。 【教學(xué)安排】 【新課導(dǎo)入】 復(fù)習(xí)回顧：為了使電路中有持續(xù)的電流，要具備什么條件？（要使電路兩端有持續(xù)的電壓，可以將電路接到電池兩端來(lái)得到） 板書(shū)： 1、電源：保持兩極間有一定電壓，把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 教師展示各種電池：這些各種各樣的電源兩極間的電壓都一樣嗎？電源有什么特性？我們?cè)撚檬裁次锢砹縼?lái)描述電源的特性？ 【新課內(nèi)容】 1. 電動(dòng)勢(shì)： 我們用內(nèi)阻很大的電壓表來(lái)測(cè)量電源兩極的電壓?？梢园l(fā)現(xiàn)盡管干電池的型號(hào)不同，但兩極電壓都是1.5V，而蓄電池的電壓則是2V。說(shuō)明，這種情況下得到的電源兩端電壓是電源本身的性質(zhì)決定的。我們引入一個(gè)新的物理量來(lái)表征這種電源的特性——稱(chēng)為電動(dòng)勢(shì)。為什么不把它叫電壓而另叫一個(gè)名字呢？這是因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)與電壓表示的意義不同。在電路中，電壓U=W/q。w表示正電荷在電場(chǎng)力作用下從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所消耗的電能，電壓表示移動(dòng)單位正電荷消耗的電能。反映把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的本領(lǐng)。而電源則是用來(lái)將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的。因此我們用的電動(dòng)勢(shì)：ε=W//q。w/表示正電荷從負(fù)極移到正極所消耗的化學(xué)能（或其它形式能），ε表示轉(zhuǎn)移單位正電荷所消耗化學(xué)能（或其它形式能，反映電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)）。 板書(shū)： 2、電動(dòng)勢(shì)： （1）電源的屬性，描述電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。電動(dòng)勢(shì)由電源自身決定 （2）不同類(lèi)型的電源電動(dòng)勢(shì)不同，同種類(lèi)型不同型號(hào)電源電動(dòng)勢(shì)相同。 （3）定義為轉(zhuǎn)移單位電荷所產(chǎn)生的電能。 （4）用符號(hào)ε表示。 （5）ε=W//q單位：伏特，ν。 （6）標(biāo)量。 （7）在數(shù)值上就等于電源沒(méi)有接入外電路時(shí)兩極間電壓。 那么對(duì)同一種類(lèi)不同型號(hào)的電池來(lái)說(shuō)，究竟是什么不同呢？這不同在于它們的儲(chǔ)能量，有很多充電電池上都標(biāo)有1200mAh（或800mAh）。這表示它只能在1.5V的電動(dòng)勢(shì)上轉(zhuǎn)移1200mAh的電量，即釋放出1200mAh1.5V=6480J=0.0018度。同種電池越大的型號(hào)，里面存儲(chǔ)的化學(xué)能就越多。可以在相同條件下工作更長(zhǎng)的時(shí)間。 2. 路端電壓與電動(dòng)勢(shì)： 提問(wèn)——那么電池兩端的電壓就一定等于電源的電動(dòng)勢(shì)嗎？ 下面我們來(lái)看這一節(jié)干電池，我們將它接成一個(gè)串聯(lián)電路，如右圖所示。 用伏特表來(lái)測(cè)量它電源兩端的電壓，看還是剛才的示數(shù)嗎？ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電源兩端的電壓是會(huì)隨著外電阻的改變而改變的。而且外電阻越大，這電壓也越大。所以這個(gè)電壓并不等于電源的電動(dòng)勢(shì)，而是略小于電動(dòng)勢(shì)。我們把這個(gè)電壓叫做外電壓，又叫做路端電壓。再摸摸電池，有什么發(fā)現(xiàn)？ 電池在發(fā)熱！電流經(jīng)過(guò)電阻時(shí)會(huì)發(fā)熱。這是電流的熱效應(yīng)。大家對(duì)此又做何解釋呢？ （討論）這體現(xiàn)了電源內(nèi)部還有電阻，我們稱(chēng)為內(nèi)電阻，內(nèi)電阻和外電阻都會(huì)消耗電路中的電能。所以電源產(chǎn)生的電能分配到了電源內(nèi)部電阻發(fā)熱和外部用電器工作上。即內(nèi)電阻上也要有電壓，稱(chēng)為內(nèi)電壓。電流在內(nèi)電路的消耗功率為IU內(nèi)；在外電路的消耗稱(chēng)為IU外；他們都來(lái)自于電源將其他能轉(zhuǎn)化成的電能IE。；所以有。也就是電動(dòng)勢(shì)被內(nèi)外電路所瓜分了，因此我們用電壓表測(cè)得的外電壓比電動(dòng)勢(shì)要小一些。 那為什么一上課時(shí)我們用伏特表直接測(cè)的電壓可以認(rèn)為就是電源的電動(dòng)勢(shì)呢？ V （版畫(huà)電路如右圖） 這是因?yàn)楦呻姵氐膬?nèi)阻通常不是很大，尤其是新電池，其內(nèi)阻只有零點(diǎn)幾歐姆，在電源直接接大電阻的伏特表時(shí)，通過(guò)電源內(nèi)部的電流極小，所以內(nèi)電壓接近于零，外電壓就約等于電動(dòng)勢(shì)了?？梢?jiàn)，對(duì)內(nèi)電阻是可以使用歐姆定律的，它與外電阻也在分壓。 但用舊了的干電池電動(dòng)勢(shì)雖然不會(huì)改變，內(nèi)電阻卻會(huì)越來(lái)越大。同樣的連接下，內(nèi)電壓越大，外電壓就相應(yīng)減小了。因此我們經(jīng)?？梢允褂秒妷罕頊y(cè)外電壓的方法來(lái)檢測(cè)電池的新舊程度。如果一節(jié)干電池的接伏特表時(shí)顯示1.0V的電壓，就說(shuō)明它已經(jīng)舊的不能用了。 不過(guò)在一般電路的使用中，可以認(rèn)為電路中的電源有固定的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。 3. 閉合電路歐姆定律： 在前面我們已經(jīng)看到電源的電動(dòng)勢(shì)總是等于內(nèi)外電壓之和：E=U外＋U內(nèi)。如果外電路也是純電阻電路。也符合歐姆定律。設(shè)這個(gè)電路的電流為I，我們就可以推出： 由于U外=IR，U內(nèi)=Ir，那么 E=IR＋I(xiàn)r，電流I=E/（R＋r），這就是閉合電路的歐姆定律。 板書(shū)：3、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容：閉合電路中的電流和電源電動(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 I=E/（R＋r）。（閉合電路歐姆定律只適用于外電路也是純電阻的情況。） 從這個(gè)表達(dá)式可以看出，在電源恒定時(shí)，電路中的電流隨電路的外電阻變化而變化；當(dāng)外電路中的電阻是定值電阻時(shí)，電路中的電流和電源有關(guān)。 教師：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R的變化，就會(huì)引起電路中電流的變化，繼而引起路端電壓U、輸出功率P、電源效率η等的變化。我們就可以通過(guò)對(duì)這些變化量比如路端電壓U、干路電流I的測(cè)量來(lái)測(cè)量出恒定不變的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。 例題：教科書(shū)P71/例 鞏固練習(xí)手冊(cè)P76/1、2，書(shū)P72/2 4. 幾個(gè)重要推論 （1）路端電壓U隨外電阻R變化的規(guī)律 板書(shū)：2.幾個(gè)重要推論 （1）路端電壓U隨外電阻R變化的規(guī)律演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示電路中，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R變化？ 教師：從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，隨著電阻R的增大，電流I逐漸減小，路端電壓U逐漸增大。大家能用閉合電路的歐姆定律來(lái)解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎？ 學(xué)生：因?yàn)镽變大，閉合電路的總電阻增大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，I=E/（R＋r），電路中的總電流減小，又因?yàn)閁=E—Ir，則路端電壓增大。 教師：正確。我們得出結(jié)論，路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小。一般認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)是不變的，初中我們認(rèn)為電路兩端電壓是不變的，應(yīng)該是有條件的，當(dāng) R→無(wú)窮大時(shí)， r/R→0，外電路可視為開(kāi)路， I→0，根據(jù) U=E—Ir，則 U=E，即當(dāng)外電路斷開(kāi)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)R減小為0時(shí)，電路可視為短路，I=E/r為短路電流，路端電壓U=0。 板書(shū)：4、路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小。開(kāi)路時(shí)，R＞＞r，r/R=0，U=E；短路時(shí)，R=0，U=0。 例：手冊(cè)P74/例1 （2）電源的輸出功率P隨外電阻R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（即E、r是定值）向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率P=IU=I2R，又因?yàn)镮=E/（R＋r），所以P=[E/（R＋r）]2R=E2R/（R2+2Rr+r2）=E2R/[（R—r）2＋4Rr]=E2/[（R—r）2/R＋4r]，當(dāng)R=r時(shí)，電源有最大的輸出功率Pm=E2/4r。我們可以畫(huà)出輸出功率隨外電阻變化的圖線，如圖4所示。 板書(shū)：5、在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源（即E、r是定值）向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率有最大值。 下面我們看一道例題。 例：如圖5所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，R0是定值電阻?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片，（1）使定值電阻R0上消耗的功率最大，則滑動(dòng)變阻器的阻值R是多少？（2）使滑動(dòng)變阻器上消耗的功率最大，則滑動(dòng)變阻器的阻值R是多少？ 本題需要注意的是第（1）問(wèn)中，求定值電阻的輸出功率的最大值時(shí)，應(yīng)用公式P=I2R0，當(dāng)I最大時(shí)，P最大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，只有滑動(dòng)變阻器的阻值最小時(shí)，I有最大值。即R=0時(shí)，R0上消耗的功率最大。第（2）問(wèn)中，可以把R0等效為電源的內(nèi)電阻，利用剛才的推論，如果R＞R0+r，當(dāng)R=R0+r時(shí)滑動(dòng)變阻器上消耗的功率最大；如果R＜R0+r，滑動(dòng)變阻器的阻值取最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器上消耗的功率最大。 教師：當(dāng)輸出功率最大時(shí)，電源的效率是否也最大呢？ 教師：有電路中電源的總功率為IE，輸出的功率為IU，內(nèi)電路損耗的功率為I2R，則電源的效率為η=IU/IE=U/E=R/（R＋r），當(dāng) R變大， η也變大。而當(dāng) R=r時(shí)，即輸出功率最大時(shí)，電源的效率是50%。 板書(shū)：6、電源的效率η隨外電阻R的增大而增大。 5. 課堂小結(jié) （1）在使用閉合電路的歐姆定律時(shí)，要注意它的適用條件是外電路是純電阻電路。（2）對(duì)閉合電路中，路端電壓、輸出功率等隨外電阻變化的規(guī)律，要學(xué)會(huì)用公式法和圖線法去分析和討論。 6. 鞏固提高： 如圖6所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r恒定，當(dāng)負(fù)載R變化時(shí)，電路中的電流發(fā)生變化，于是電路中的三個(gè)功率：電源的總功率P總、電源內(nèi)部消耗功率P內(nèi)和電源的輸出功率P外隨電流變化的圖線可分別用圖乙中三條圖線表示，其中圖線Ⅰ的函數(shù)表達(dá)式是______；圖線Ⅱ的函數(shù)表達(dá)式是______；圖線Ⅲ的函數(shù)表達(dá)式是______。 【課后作業(yè)】 第一課時(shí)：教材全練P47-48 第一課時(shí)：教材全練P49-50 【課后反思】