2019-2020年高中物理《闭合电路欧姆定律》教案7 新人教版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理闭合电路欧姆定律教案7 新人教版选修3-1教学过程：大家请看屏幕，前面我们学习了这一部分电路中的电压，电流与电阻的关系，及电功和电功率。我来出两个题目考考大家。我在如图所示的A，B两点间加上电压U，已知形成了从A到B的电流。请问：A，B两点哪点的电势高？高多少？也就是说沿电流的方向，电势发生了降落。且降落的数值等于它两端的电压。（语气重）从第一个问题来看，大家对前面知识掌握得不错。大家再来看第二个问题。怎样才能给A，B两点间加上电压？电源，导线与电键。这就组成了我们初中所学过的闭合电路，那闭合电路中的这一系列的物理量又如何呢？这节课我们共同研究的闭合电路欧姆定律将解决这一系列的问题。首先我们研究一下电源。大家都知道电源都有两个极，正极的电势高，负极的电势低，两极间存在电压。（切换屏幕）大家请看，这是一节七号干电池。我们用屏幕所示的电压表来测一下它两端的电压。注意：电压表现在是接在3V量程上。1.50V，大家再请看，这是一节五号干电池。它的个头大，是不是电压也大呢？还是1.50V.我再换一个更大的一号干电池。还是1.50V。那我再换成一个蓄电池。2.00V.通过刚才这一组的实验数据，你可以得到什么结论呢？请讨论。（切换）（学生回答）：凡是干电池电压都是相同的，而与蓄电池的不同。也就是说，在电源不接入外电路的情况下，电源两极间的电压是由电源本身的性质如材料等决定的。为了表征电源的这种特性，我们物理学中引入了电动势的概念。通过刚才我们分析知道：电源的电动势的决定因素是电源本身。以后 我们就用符号E来表示它。它的单位是伏特与电压的单位相同。它的大小等于电源两极间的电压。刚才咱们做实验的前提条件是：电源不接入外电路。那在接入外电路的情况下，电源两极间的电压是否还等于电源的电动势呢？对于这个问题，咱们还是可以通过实验来研究。大家请看屏幕，我已经帮大家设计好了这个电路图，当我们把电键断开的时候，相当于电源没有接入电路中，当我把电键闭合的时候，相当于电源没有接入电路中，伏特表的示数是电源两极间的电压，当然也是电源外部的电阻间的电压。下面我就按这个电路图连好电路。（切换）大家请看，我把这两端分别接在蓄电池的两个极上，同样把这两个键接在我们屏幕上看到的电压表的3V量程上。现在我们打开电键。读数是：2.0V.好，我把电键打开，读数是：1.7V.请同学们考虑一下，我们可从这个实验中得到什么结论？（切换）电源的电动势等于电源没有接入电路时，两极间的电压。我们的结论得到了，问题也接踵而至了。为何闭合电键后的电源两极间电压小于电源的电动势呢？（稍一停顿）我们共同来研究一下。当闭合电键后，电路中形成如图所示的电流，沿电流方向，从电源负极到电源正极，电势是升高的，升高的数值应该（需强调）等于电源的电动势；在电源外部，沿电流方向，经过电阻时，电势是降落的，降落的数值应该等于上个实验中闭合电键后伏特表的示数。由实验来看，这个电势降的值比升高的电动势的值是小的。因为A点的电势与B点的电势肯定是相等的，所以这两点在同一个高度上，从这个与高度差对比的图中，你来看一看有何问题？升高的应该和降落的相等。我们的实验结果是不会有错误的，那这个现象能说明什么问题呢？只能说明一个问题，电势在某些地方还发生了降落。在哪？现在来看只能在电源内部了。那电势为什么会在电源内部发生降落呢？说明在电源内部有电阻。好大家来看蓄电池，我没发现里面有电阻啊，我只是看到里面有溶液呀。对，溶液对电流也有阻碍作用，所以它也是有电阻的。那现在我们可以把蓄电池这样等效一下了。（拖上电阻）。从现在来看，沿电流方向，当经过电源时，电势即会升高，又会降落，咱们不妨再来个等效：把电源等效为一个电源与一个电阻串联。当然这个电阻就相当于内电阻。沿电流方向，经过内电阻，电势是降落的，只要降落的数值等于电动势与外电阻的电势降，我们这个问题不就解决了吗？从这个图中大家很明显可以得到一个结论。电源的电动势等于内外电压之和。不过这个结论是刚才我们通过猜测与分析得到的，那它到底正确不正确呢？我们可以做个实验来验证。大家来看这，我们还是用这个电路。那这个实验中我们需要测量哪几个物理量？各如何测量呢？请同学们考虑好以后主动回答。一是测电动势。在电键断开的情况下，伏特表的示数。一是测路端电压，即在电键闭合的情况下电压表的示数。再就是测内电压了。大家考虑一下，测路端电压的时候是把电压表并联在外电阻两端，那测内电阻的话就是把电源并联在内电阻两端了。那如何并联呢？我们只要在很靠近两极板的地方插入两个铜片，然后把电压表并联在CD两点间就可以了。好，我们来做这个实验：同学们请看，我把电压表！接在电源两极，我把电压表2接在已经插入电解液的铜片上，好，我把电键1闭合得到的数据应该是电源电动势。大家一起来读数。我把电键2同时闭合，电压表1的示数为外电压，电压表2的示数为内电压。大家一起来读数。大家来看我们记录的数据，你可以得到什么结论？这就验证了我们的结论。唉，有些同学可能会想，凑巧了，你再变一变外电阻，情况还是如此吗？好，我们就改变外电阻的阻值来看一看。由实验可见，我们的分析是完全正确的。同学们对整个过程明白了吗？好我们就来检测一下。大家请看屏幕。请对照上面的电路图，指出下面的这个动画中的各个部分各相当于电路图中的哪一部分。很好，看来同学们掌握得不错。下面我们把这个表达式来变化一下。若已知闭合电路中的电流为I，外电阻为R，内电阻为r，则此式可变为：请这位同学来说一下。这个表达式我又可以变为：I=E/（R+r)这个式子咱们似曾相识，好我找个同学来把欧姆定律的内容来说一下。你对照着把这个式的意义来说一下。好经过刚才我们大家的共同努力我们得到了物理上的一个很重要的定律：闭合电路欧姆定律。它的表达式是：它的内容就是这位同学刚才所述的：首先大家来做一个题目熟悉一下闭合电路欧姆定律（课本例题）。给大家一分钟的时间，看谁做得最快。看来同学们掌握得不错，我们就进一步用它来解决一些实际问题：大家请看屏幕：当外电阻变大或变小时，路端电压及电路中电流如何？对这个问题，咱们先共同做一个实验来观察一下现象，然后大家再独自从理论上去分析。大家请看屏幕，我们只按如图所示的电路连好实物，再调动滑动变阻器就可达到要求了。（切换）大家请看这，我们从这两点引出两根线，接在屏幕所示的电压表上，再从这接出两根线接在如屏幕所示的这个电流表上。好，我请个同学到讲台上来帮我做一下这个实验。请问两位同学，现在滑动变阻器的阻值取什么值？好请你把它的阻值慢慢变小，再慢慢变大。这位同学你来说一下你看到的实验现象。（切换）下面同学们就根据闭合电路欧姆定律来分析一下出现这种现象的原因。同理我们可证明第二种现象。下面咱们再把这个理论应用到实际中：大家请看屏幕：当外电路断路时，电路中电压与电流将会如何？当外电路短路时，电路中电压与电流又将如何？为节省时间，我给同学们分一下组，这一列往东的同学，你们来分析第一个问题，这一 列往西的同学你们来研究第二个问题。看哪个小组的成员讨论得最快最好。这实际上就是刚才我们测电动势的方法。由于内电阻很小，所以短路会产生很大的电流，可能会损坏电源或引起火灾，因此绝对不允许将电源两端用导线直接连在一起。看完实际应用，我们再把它延伸一下，请画出U-I图象并研究。附：课件说明课件资料来源：杨树锋闭合电路欧姆定律课件说明一：本课件的制作平台是director7.0，后又生成exe文件，所以它不需要任何支持软件，对机器的配置要求也很低，占内存很小，运行速度很快。二：很好地突破了本节课的重难点本课件主要包含以下几个主要内容：本节课分为了四个研究问题，是以研究性学习的形式出现的，即便于学生自学，也便于老师上课使用。1：研究问题1：这里的一个特点就是可以直接用键盘记录数据，让学生便于比较得出结论，也可供学生自己做实验记录数据。2：研究问题2：这里并没什么可说的。3：研究问题3：这是本节课的重点，也是本课件的精华。首先理论分析中的可以拖动的电池，解决了等效这一难点。一个电池等效为一个理想电池与一个内阻相串联。便于学生形象记忆与理解。第二处是课本上的电梯模拟实验，而且与课本上的情境完全符合。这个实验与理论图象相对比，4：研究问题4：它的一个特点是：如果老师在课上讲课进，由于学生研究性学生得出的结论不一定按老师所想的顺序来，所以我把答案做了一个简易的隐藏，用到哪一个就把哪一个拖出来。5：最后就是这里有不少的例题-配有详细的解答与分析，不少的练习题与思考题，配有物理情境与答案，也有一套有标准答案的测试题，这些同样可以起到老师学生都能用的效果。三：最后这里还提供了一些与本节课有关的网址，可供学生老师参考。四：为了方便老师使用，我把每一个研究问题都制成了一个单独的课件，而且把其中的精华理论分析与电梯实验模拟制成一单独的课件，这样这些积件老师们以后想用哪个都可直接调用了。当然这个课件中还有很多不成熟的地方，我只是拣了一些好的地方说罢了，望老师与专家们批评指正。