《2022年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三4.1《閉合電路歐姆定律》 WORD教案2》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三4.1《閉合電路歐姆定律》 WORD教案2(4頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三4.1《閉合電路歐姆定律》 WORD教案2
【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
2、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得到)
板書: 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)?/p>
3、用什么物理量來描述電源的特性?
【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)新的物理量來表征這種電源的特性——稱為電動(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/
4、/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: 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)不同類型的電源電動(dòng)勢(shì)不同,同種類型不同型號(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)值上就等于電源沒有接入外電路時(shí)兩極間電壓。
那么對(duì)同一種類不同型號(hào)的電池來說,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
5、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??梢栽谙嗤瑮l件下工作更長(zhǎng)的時(shí)間。
2. 路端電壓與電動(dòng)勢(shì):
提問——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
6、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);在外電路的消耗稱為IU外;他們都來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
(版畫電路如
7、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。可見,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)常可以使用電壓表測(cè)外電壓的方法來檢測(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,就說明它已經(jīng)舊的不能用了。
不過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
8、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: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
9、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。我們就可以通過對(duì)這些變化量比如路端電壓U、干路電流I的測(cè)量來測(cè)量出恒定不變的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。
例題:教科書P71/例
鞏固練習(xí)手冊(cè)P76/1、2,書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: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解釋這個(gè)實(shí)
10、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,外電路可視為開路, I→0,根據(jù) U=E—Ir,則 U=E,即當(dāng)外電路斷開時(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:4、路端電壓隨外電阻增大而增大,隨
11、外電阻減小而減小。開路時(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。我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線,如圖4所示。
板書: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
12、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
13、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: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】