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2019-2020年新課標人教版2-1選修二1.4《閉合電路的歐姆定律》WORD教案4 【教學目標】 （一） 知識目標 　1、鞏固產生恒定電流的條件。 2、了解化學電池的內部構造，并自己制作化學電池。 3、知道電動勢的概念,并且知道電源電動勢由電源本身的性質決定，其大小等于開路時電壓。 4、 通過實驗探究閉合電路中內外電壓間的關系。并能認識到電源的電動勢等于內、外電路上電勢降落之和。 5、 理解閉合電路歐姆定律的內容，理解各物理量及公式的物理意義。 （二）能力目標 1、培養(yǎng)學生的動手能力。　　 2、培養(yǎng)學生學會運用實驗探究物理規(guī)律的方法。 （三）情感目標 　1、通過學生自己動手做實驗，培養(yǎng)學生樹立物理科學是以實驗為依據的科學精神。 　2、在實驗的過程中，培養(yǎng)學生對探究物理知識的興趣?！? 【重點難點】 重點：探究閉合電路內外電壓與電源電動勢之間的關系。 難點： 電動勢的概念。 【教學過程】 新課引入： 上節(jié)課，同學們研究了部分電路中I,U, R三者的關系，若構成一個完整的電路還必須有電源，那么，包括電源在內的整個閉合回路又遵守什么規(guī)律呢？本節(jié)課同學們將要通過實驗探究這一問題。（引出課題） 教師：同學們都知道，電荷的定向移動形成電流。那么，導體中形成電流的條件是什么呢？（學生答：導體兩端有電勢差。） 演示實驗1：用示教板演示，將小燈泡接在充滿電的電容器兩端，會看到什么現象？（小燈泡閃亮一下就熄滅。）為什么會出現這種現象呢？ 提供瞬間電流（電容器） 提供持續(xù)電流（電源） 分析：如上圖所示，當電容器充完電后，其上下兩極板分別帶上正負電荷，兩板間形成電勢差。當用導線把小燈泡和電容器兩極板連通后，電子就在電場力的作用下通過導線產生定向移動而形成電流，但這只是一瞬間的電流。因為兩極板上正負電荷逐漸中和而減少，兩極板間電勢差也逐漸減少為零，所以電流減小為零，因此只有電場力的作用是不能形成持續(xù)電流的。 教師：為了形成持續(xù)的電流，必須有一種本質上完全不同于靜電性的力，能夠不斷地分離正負電荷來補充兩極板上減少的電荷。這才能使兩極板保持恒定的電勢差，從而在導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，電源中的非靜電力將不斷做功，從而把已經流到低電勢處的正電荷不斷地送回到高電勢處，使它的電勢能增加。 一．電源： 1． 電源能夠提供恒定的電壓。 2． 電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉變?yōu)殡娔艿难b置． 它并不創(chuàng)造能量，也不創(chuàng)造電荷。例如：干電池是把化學能轉化為電能，發(fā)電機是把機械能、核能等轉化為電能的裝置． 教師：不同的電源，兩極間的電壓相同嗎？ 演示實驗2：展示干電池（1號、5號、7號）和蓄電池，紐扣電池，那么如何知道它們兩端的電壓呢？（學生：用電壓表直接測量）。我們把電壓表直接接在不同的電源兩端進行測量，發(fā)現結果是不同的。結論：電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質（如材料、工作方式等）決定，同種電池用電壓表測量其兩極間的電壓是相同的，不同種類的電池用電壓表測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，物理學中引入了電動勢的概念。 二、電源電動勢 1．物理意義：描述不同的電源將其他形式的能轉化為電能的本領強弱的物理量。 教師：從上面的演示和分析可知，電源的電動勢在數值上等于電源未接入電路時兩極間的電壓。 2。大?。弘娫吹碾妱觿菰跀抵瞪系扔陔娫礇]有接入電路時其兩極間的電壓． 3．特點：由電源本身性質決定,與電源兩端是否接導體或其它用電器無關. 教師：化學電池是將化學能轉化成電能的裝置。下面我們就利用化學電池來研究包括電源在內的整個閉合電路所遵循的規(guī)律。 介紹實驗裝置：200ml的大燒杯中裝有老師配置好的硫酸銅溶液，將該溶液倒在兩個小燒杯中，分別將鋅片和銅片放在兩個燒杯中，用棉條搭在兩個燒杯之間，這樣我們就制成了一個化學電池。它真能提供電能嗎？ 好，我們來試一試。 演示實驗3：用兩個做好的化學電池，給一個發(fā)光二極管供電。 探究1：制作化學電池并測量該電池的電動勢。 按照剛才老師制作電池的方式，你也制作一個電池。（注意：將大燒杯中粗細兩個紗布并列搭在兩個小燒杯之間，紗布的兩端要沒入硫酸銅溶液中） 提問： 怎樣測量這樣一個化學電池的電動勢呢？ 同學們會說：直接用電壓表測量。 提問：那個金屬板為電池的正極？（采用電觸的方法） 教師： 同學們現在自己制做這樣的化學電池，并測量這個電池的電動勢，將數據填入表中。 特別提醒同學們要注意：酸性溶液比較危險，同學們一定要注意安全，千萬不要將溶液弄在眼睛上，皮膚和衣服上。做有一定危險性的實驗時，一定要做到膽大心細。 電源的電動勢：------------------------------- 探究2：電源接入外電路后，其兩端電壓的變化情況。 同學們滑動變阻器接一上一下兩個接線柱，并將其接在剛才的電壓表兩端。電路圖如圖所示。(重點說明①連接電路的過程中，電鍵斷開。②滑動變阻器的阻值最大。) 提問：閉合開關后，將滑動變阻器的滑片位于中間附近，觀察電壓表的示數會怎樣？ 結論：未接入外電路時，電壓表示數是0.9V，接入外電路并開關閉合后，電壓表示數變?yōu)?.4V。實驗表明，電路中有了電流后，電源兩極間的電壓減少了。 教師：上面的實驗中，開關閉合后，電源兩極間的電壓降低了，那么減少的電壓哪去了呢？用大屏幕展示實驗電路，介紹閉合電路可分為內、外電路兩部分，電源內部的叫內電路，電源外部的叫外電路。電源外電路兩端的電壓表測得的電壓叫外電壓。由于電源有內阻，則電源內部也有電壓降落，此電壓即為內電壓。我們現在就通過實驗來研究閉合電路中內、外電壓之間的關系。 探究3：閉合回路外電壓和內電壓之間的關系： 教師：剛才電壓表所測量的就是電源的外電壓，也叫路端電壓。那么，電源的內電壓又怎樣測量呢？可以用另一個電壓表的探針A、B伸入電源內部電極附近，測得的電壓即為電源內電壓。（向學生介紹電路連接方法。重點介紹內電壓的測量。） 實驗中接通電鍵，移動滑動變阻器的滑片，使其阻值減小，由兩個電壓表讀出若干組內、外電壓。分析實驗結果可以發(fā)現什么規(guī)律呢？ 實驗數據填入下表：（至少三組，自己也可多測幾組） 實驗次數 測量項目 外電壓V1 內電壓V2 1 2 3 結論：在誤差許可的范圍內，內、外電壓之和等于電源電動勢。即：E=U外+U內 探究4：外電壓隨外電阻的變化關系: 當外電阻增大時，外電壓如何變化？ 內電壓如何變化？ 教師：我們知道，電源提供的電動勢是保持不變的，當外電阻增加時，整個電路的電阻增大，在整個閉合回路中，相當于內外電阻串聯，根據串聯電路的分壓關系，外電阻增大，所以外電壓也要隨之增大。 探究5：內電壓隨電源內電阻的變化關系: 學生探究：將兩燒杯間粗細兩個紗布中較粗的那根拿出，觀察電壓表的示數會怎樣？ 內電壓表示數變大，外電壓表示數變小。 分析原因：由于電源內部電流的通路——紗布變細，相當于導體的橫截面積減小，阻值增大，會使得其分壓變大，內電壓示數變大，外電壓示數變小。 演示實驗4：教師在同學所連接的電路中接入一個電流表，改變內、外電阻的阻值，觀察路端電壓及電流表示數如何變化？（通過攝像頭投影到大屏幕上） 結論：對于同一電源，其電動勢E保持不變，無論外電阻或內電阻變化，都會引起整個回路的電流改變。 板書：三、閉合電路的歐姆定律 根據實驗中得到的規(guī)律，E=U外+U內 推導閉合電路的歐姆定律數學表達式：∵ E = IR + Ir ∴ 1. 內容: 閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比, 跟內外電路的電阻之和成反比. 2. 公式: 3．適用條件：外電路為純電阻電路 在整個閉合回路中，內外電路電壓的兩次降低的同時，在電源的內部，也要有電勢升高的過程，如右圖。 小結：這節(jié)課，同學們通過自己制作化學電池，了解了電池的原理，進一步理解了電源的電動勢，并研究了閉合電路內外電壓間的關系，從而得出了閉合電路的歐姆定律。下節(jié)課，我們會從能量的角度對整個閉合回路做進一步的研究。