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2020高中物理 第二章 第7節(jié) 閉合電路歐姆定律教案 新人教版選修3-1

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1、第二章 恒定電流 第7節(jié)  閉合電路歐姆定律(一) 【課前準備】 【課型】新授課 【課時】2課時 【教學三維目標】 (一)知識與技能 1.能夠推導出閉合電路歐姆定律及其公式,理解各物理量及公式的物理意義及適用條件. 2.知道電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和. (二)過程與方法 通過電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和的教學,使學生學會運用實驗探究物理規(guī)律的 方法. (三)情感態(tài)度與價值觀 通過分析電動勢與內(nèi)、外電壓的關(guān)系,培養(yǎng)學生物理量守恒的科學思想觀 【教學重點難點

2、】 重點:推導閉合電路歐姆定律,應用定律進行有關(guān)討論 難點:閉合回路中電源電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和 【教學方法】理論、探究、討論、分析 【教學過程】 【復習引入】 【問題】靜電力做的功W與電荷量q及兩點間的電勢差U的關(guān)系? 【回答】W = qU 【問題】電勢能的物理意義和定義? 【回答】電動勢表征電源通過非靜電力做功把其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量. 即 【問題】部分電路的歐姆定律的內(nèi)容、表達式及適用范圍? 【回答】內(nèi)容:導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比. 表達式: 適用范圍:純電阻電路 【問題】電源是通過非靜電力做功把

3、其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。只有用導線將電源、用電器連成閉合電路,電路中才有電流。那么電路中的電流大小與哪些因素有關(guān)?電源提供的電能是如何在閉合電路中分配的呢? 7 閉合電路的歐姆定律 一、閉合電路的歐姆定律 【展示】 【問題】閉合電路是由哪幾部分組成的? 【回答】內(nèi)電路和外電路. 【問題】在外電路中,沿電流方向,電勢如何變化?為什么? 【回答】沿電流方向電勢降低。因為正電荷的移動方向就是電流方向,在外電路中,正電荷受靜電力作用,從高電勢向低電勢運動. 【問題】在內(nèi)電路中,沿電流方向,電勢如何變化?為什么? 【回答】沿電流方向電勢升高.因為電源內(nèi)部,非靜電力將正電荷從電勢

4、低處移到電勢高處. 【總結(jié)】只有用導線把電源、用電器連成的循環(huán)電路叫做閉合電路,用電器、導線組成外電路,而電源內(nèi)部為內(nèi)電路. 【問題】當電源不接外電路時(開路時),非靜電力與電場力有什么關(guān)系? 【回答】在電源內(nèi)部非靜電力與電場力平衡,電荷不移動,正、負極間保持一定的電勢差. 【問題】當電源接上外電路時,電源內(nèi)部的非靜電力與電場力是什么關(guān)系? 【回答】在外電路正電荷從電源正極向負極移動,電場力做正功;在電源內(nèi)部正電荷從電源負極移向正極,正電荷所受的非靜電力大于電場力,合力的方向是從負極指向正極. 【問題】在電源內(nèi)部非靜電力做的功與在外電路中電場力做的功是什么關(guān)系? 【回答】從能量轉(zhuǎn)

5、化的角度看,在電源內(nèi)部非靜電力反抗電場力所做的功是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的量度;在外電路中電場力所做的功是電能轉(zhuǎn)化或其他形式的能的量度. 【展示】電源是一節(jié)干電池,在電源的正負極附近存在著化學反應層,反應層中非靜電力(化學作用)把正電荷從電勢低處移到電勢高處,在這兩個反應層中,沿電流方向電勢升高.在正負極之間,電源的內(nèi)阻中也有電流,沿電流方向電勢降低. B D A C 閉合電路的電勢 A為電源正極,B為電源負極電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,外電路電阻為R,閉合電路的電流為I 【問題】寫出在t時間內(nèi),外電路中消耗的電能W外是多少? 【回答】 W外 = I2Rt 【問題】寫出

6、在t時間內(nèi),內(nèi)電路中消耗的電能W內(nèi)是多少? 【回答】內(nèi)電路中也存在恒定電場,正電荷在電場力的作用下移動,W內(nèi) = I2rt 【問題】寫出在t時間內(nèi),電源中非靜電力做的功W是多少? W=Eq=EIt 【問題】靜電力做功等于消耗的電能,非靜電力做功等于轉(zhuǎn)化的電能,根據(jù)能量守恒,能得到什么? 【回答】根據(jù)能量守恒定律,W=E外+E內(nèi) 即,EIt=I2Rt+I2rt 整理得: E=IR+Ir 【問題】若外電路是純電阻電路,依據(jù)上面得到的結(jié)果,推導出閉合電路中的電流I與電動勢E、內(nèi)阻r、外電阻R的關(guān)系式? 【回答】 【過渡】根據(jù)部分電路電路的歐姆定律,總結(jié)閉合電路的歐姆定律

7、的內(nèi)容、表達式,閉合電路歐姆定律的適用范圍. 【總結(jié)】閉合電路的歐姆定律內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比,這個結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律. 表達式式: 適用條件:外電路是純電阻的電路。 根據(jù)歐姆定律,外電路兩端的電勢降落為U外=IR,習慣上成為路端電壓,內(nèi)電路的電勢降落為U內(nèi)=Ir,代入E =IR+ Ir 得 電動勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和。 【問題】把電源看成等效的兩部分即無內(nèi)阻理想電源和電阻r的串聯(lián),則閉合電路內(nèi)外電路電勢如何升降? 【回答】從電源正極開始,沿電流流向,先經(jīng)過電阻r,電勢降低Ir,再經(jīng)

8、過外電路電阻R,電勢又降低IR;由電源的負極到正極非靜電力作用,使電勢又升高E,電源正負極的電勢用φ1、φ2表示,對整個過程有φ1-Ir-IR=φ2,即φ1-φ2=Ir+IR,亦即E=U內(nèi)+U外. 【問題】閉合電路歐姆定律主要有四種表達形式,其適用范圍是什么?所描述的側(cè)重點各有什么不同? 【回答】(1)電流形式:,說明決定電路中電流強度的因素與電流間的關(guān)系,即電流強度與電源電動勢成正比,與電路總電阻成反比. (2)電壓形式:E=I(R+r),或等,它表明電源電動勢在值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和. (3)能量形式:,此式可以認為是電壓形式兩端乘以電荷量q而來,使能量轉(zhuǎn)化的本質(zhì)更顯現(xiàn)出來,

9、即移送單位電荷量電荷的過程中,非靜電力做功與電場力做功量值相等;也就是說,其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能,再由電能轉(zhuǎn)化為電阻R上的內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程中,能量守恒. (4)功率形式:或。 總之,閉合電路歐姆定律無論用何種形式表達,本質(zhì)上都是能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在恒定電流中的體現(xiàn),可見閉合電路歐姆定律是十分重要的定律之一. 【課時小結(jié)】 通過本節(jié)課的學習,主要學習了以下幾個問題: 1.電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.電源電動勢等于閉合電路內(nèi)、外電阻上的電勢降落U內(nèi)和U外之和,即E=U內(nèi)+U外. 2.閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容及公式. 【布置作業(yè)】 課本P63,問題與練習1,2,3 【板書設(shè)計】 7 閉合電路的歐姆定律 一、閉合電路的歐姆定律 閉合電路的歐姆定律內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比,這個結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律. 表達式式: 適用條件:外電路是純電阻的電路。 電動勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和.

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