4.1 閉合電路歐姆定律
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

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．路端電壓與電流的關(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：
　�。�1）鞏固產(chǎn)生恒定電流的條件；
　　（2）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．
　　（3）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．
　�。�4）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
　　（5）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：
　�。�1）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．
　　（2）從能量和能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動(dòng)勢(shì)的物理意義．
　�。�3）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．
　（4）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)：
　�。�1）電動(dòng)勢(shì)是表示電源特性的物理量
　�。�2）閉合電路歐姆定律的內(nèi)容；
　�。�3）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)：
　�。�1）閉合回路中電源電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和．
　�。�2）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)殡娔埽�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．[來(lái)源:高考資源網(wǎng)]
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，
[來(lái)源:高考資源網(wǎng)]
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�。�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) →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，隨外電阻減小而減小．?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。
　�。�1）化學(xué)電池的工作原理；
　�。�2）廢舊電池對(duì)環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在哪些方面；
　�。�3）當(dāng)前社會(huì)對(duì)廢舊電池的重視程度；
　　（4）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。



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