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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(xué)過程： 大家請看屏幕，前面我們學(xué)習(xí)了這一部分電路中的電壓，電流與電阻的關(guān)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(dǎo)線與電鍵。這就組成了我們初中所學(xué)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(fù)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(jié)論呢？請討論。（切換）（學(xué)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(zhì)如材料等決定的。為了表征電源的這種特性，我們物理學(xué)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(jīng)幫大家設(shè)計好了這個電路圖，當(dāng)我們把電鍵斷開的時候，相當(dāng)于電源沒有接入電路中，當(dāng)我把電鍵閉合的時候，相當(dāng)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(dāng)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(xué)們考慮一下，我們可從這個實驗中得到什么結(jié)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(jié)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(dāng)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(fù)極到電源正極，電勢是升高的，升高的數(shù)值應(yīng)該（需強(qiáng)調(diào)）等于電源的電動勢；在電源外部，沿電流方向，經(jīng)過電阻時，電勢是降落的，降落的數(shù)值應(yīng)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(yīng)該和降落的相等。我們的實驗結(jié)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(nèi)部了。那電勢為什么會在電源內(nèi)部發(fā)生降落呢？說明在電源內(nèi)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(dāng)經(jīng)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(dāng)然這個電阻就相當(dāng)于內(nèi)電阻。沿電流方向，經(jīng)過內(nèi)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(jié)論。電源的電動勢等于內(nèi)外電壓之和。不過這個結(jié)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(xué)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(nèi)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(nèi)電阻的話就是把電源并聯(lián)在內(nèi)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(xué)們請看，我把電壓表！接在電源兩極，我把電壓表2接在已經(jīng)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(yīng)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(nèi)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(jié)論？這就驗證了我們的結(jié)論。唉，有些同學(xué)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(xué)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(dāng)于電路圖中的哪一部分。 很好，看來同學(xué)們掌握得不錯。下面我們把這個表達(dá)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(nèi)電阻為r，則此式可變?yōu)椋赫堖@位同學(xué)來說一下。這個表達(dá)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(xué)來把歐姆定律的內(nèi)容來說一下。你對照著把這個式的意義來說一下。好經(jīng)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(dá)式是：它的內(nèi)容就是這位同學(xué)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(xué)們掌握得不錯，我們就進(jìn)一步用它來解決一些實際問題：大家請看屏幕：當(dāng)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(diào)動滑動變阻器就可達(dá)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(xué)到講臺上來幫我做一下這個實驗。請問兩位同學(xué)，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(xué)你來說一下你看到的實驗現(xiàn)象。（切換）下面同學(xué)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(yīng)用到實際中：大家請看屏幕：當(dāng)外電路斷路時，電路中電壓與電流將會如何？當(dāng)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(xué)們分一下組，這一列往東的同學(xué)，你們來分析第一個問題，這一 列往西的同學(xué)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(nèi)電阻很小，所以短路會產(chǎn)生很大的電流，可能會損壞電源或引起火災(zāi)，因此絕對不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連在一起。 看完實際應(yīng)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(jī)器的配置要求也很低，占內(nèi)存很小，運(yùn)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(nèi)容：本節(jié)課分為了四個研究問題，是以研究性學(xué)習(xí)的形式出現(xiàn)的，即便于學(xué)生自學(xué)，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(xué)生便于比較得出結(jié)論，也可供學(xué)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(nèi)阻相串聯(lián)。便于學(xué)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(jìn)，由于學(xué)生研究性學(xué)生得出的結(jié)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(xì)的解答與分析，不少的練習(xí)題與思考題，配有物理情境與答案，也有一套有標(biāo)準(zhǔn)答案的測試題，這些同樣可以起到老師學(xué)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(guān)的網(wǎng)址，可供學(xué)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?zāi)M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(diào)用了。 當(dāng)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。