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2019-2020年高中物理《閉合電路歐姆定律》教案13 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標(biāo) 1.知識(shí)內(nèi)容：能夠應(yīng)用閉合電路的歐姆定律進(jìn)行計(jì)算，學(xué)會(huì)分析變化電路的基本方法。 2.通過(guò)對(duì)變化電路的分析，培養(yǎng)學(xué)生分析、判斷、推理的能力。 二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 1.重點(diǎn)：學(xué)會(huì)應(yīng)用閉合電路的歐姆定律解決簡(jiǎn)單的電路問(wèn)題。 2.難點(diǎn)：極值電路的分析、判斷。 三、教具 投影儀和寫(xiě)好的幻燈片。 四、教學(xué)過(guò)程 教師：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了閉合電路的歐姆定律，請(qǐng)一個(gè)同學(xué)說(shuō)說(shuō)它的主要內(nèi)容。 學(xué)生：閉合電路中的電流和電源電動(dòng)勢(shì)成正比，和內(nèi)、外電路中的電阻之和成反比。 教師：好?，F(xiàn)在我們應(yīng)用閉合電路的歐姆定律來(lái)分析幾個(gè)具體問(wèn)題。 板書(shū)：1.閉合電路的歐姆定律的適用條件 例1.如圖1所示電路，電動(dòng)機(jī)的線圈電阻是1Ω，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)電壓表的示數(shù)是12V，電池組的電動(dòng)勢(shì)是22V，內(nèi)電阻是0.5Ω，電阻R上消耗的電功率是18W。求： （1）電阻R的大??； （2）電動(dòng)機(jī)輸出的功率。（投影） 教師：同學(xué)們用兩分鐘的時(shí)間思考，然后請(qǐng)兩個(gè)同學(xué)到黑板上來(lái)做這道題。 學(xué)生可能出現(xiàn)的錯(cuò)解是： 解 1：因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的電壓是12V，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是1Ω，所以電路中的電流I=U/R線=12/1=1A，電阻R=P/I2=18/I2=18Ω。 解 2：I=E/R總=22/（1＋R＋0.5）（1） 電阻R上消耗的電功率是18W，P=18W=I2R（2） （1）、（2）式聯(lián)立，解出I和R的值。 教師：以上兩種錯(cuò)解主要表現(xiàn)為不能正確的理解歐姆定律，在含有電動(dòng)機(jī)的非純電阻電路中，亂套公式，不考慮公式的物理意義。本題是非純電阻電路，應(yīng)從能量的分配和轉(zhuǎn)化的角度去思考和解答。在電路中，電源的作用是把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能，是電路中的總能量。用電器在電路中的作用是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，本題中，電阻R是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是純電阻；電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。根據(jù)能量守恒定律，電源轉(zhuǎn)化來(lái)的總電能=電源內(nèi)部電阻消耗的能量+外電路用電器消耗的能量，即 IE=I（U內(nèi)+U外）=I（UR＋Ur＋U動(dòng)）， 所以， E=UR＋Ur＋U動(dòng)，UR＋r=22—12=10（V） 又因?yàn)? UR＋r=I（R＋r）=10V=I（R＋0.5）（1） P=18w=I2R （2） 故 R=4.5Ω，I=2A。 電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能=電路輸入電動(dòng)機(jī)的電能IU動(dòng)—電動(dòng)機(jī)線圈電阻消耗的能量I2R動(dòng)，故 P=IU動(dòng)-I2R動(dòng)=20（W） 板書(shū)：2.動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題 教師：電路中某個(gè)電阻發(fā)生變化會(huì)對(duì)整個(gè)電路產(chǎn)生影響，而整體的變化又制約著局部。對(duì)變化電路的一般分析步驟是：從局部某一電阻的變化，確定總電阻的變化，進(jìn)一步利用閉合電路的歐姆定律確定總電流、路端電壓的變化，再逐步分析局部電流、電壓及電功率的變化。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是從局部到整體再到局部。 例2：如圖2所示電路，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r恒定，R1、R2是定值電阻，R3是滑動(dòng)變阻器。當(dāng)滑動(dòng)頭從α移到b，各個(gè)電表的示數(shù)如何變化？（投影） 學(xué)生思考后，請(qǐng)一個(gè)同學(xué)來(lái)分析。學(xué)生：在滑動(dòng)頭從α移到b的過(guò)程中，電阻R3從小變到大，外電路的總電阻變大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，總電流I將變小，所以電流表A1的示數(shù)變小。又因U=E-Ir，所以路端電壓變大，電壓表V1的示數(shù)變大。又因?yàn)閁R1=IR1，則UR1減小，U2=U-UR1，所以U2變大，電壓表V2變大。I3的變化不會(huì)分析。 教師：因?yàn)镽3變大，電壓表V2也變大，所以R3支路中的電流I3的變化無(wú)法直接用歐姆定律求出。可以用并聯(lián)電路電流分配的特點(diǎn)求解，I3=I1=I2，I1減小，I2增大，所以I3減小。 對(duì)變化電路的討論，一般情況下認(rèn)為電源的E和r在短時(shí)間內(nèi)是不變的，電路中的I和U是狀態(tài)量，將隨外電阻的變化而變化。交替使用歐姆定律和串、并聯(lián)的特點(diǎn)及規(guī)律來(lái)分析電路中的一些量的變化，能夠較快地得到變化的規(guī)律。 例3：如圖3所示的電路，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r恒定，R0是定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器，當(dāng)滑動(dòng)頭從a移到b的過(guò)程中，電流表的示數(shù)如何變化？（投影） 教師：由本題的電路結(jié)構(gòu)可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭放在a、e兩端時(shí)，電路中的總電阻最小，R總=R0＋r，根據(jù)閉合電路的歐姆定律I=E/（R＋r），可知電流有最大值。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭放在中點(diǎn)時(shí)，電路中的總電阻最大，R總=R0+r+R/4，電流有最小值。所以，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭從a端滑到b端時(shí)，電流表的示數(shù)是先減小后增大。 教師：思考1.若本題電路中的a、c之間接入一個(gè)定值電阻R1，b、c之間接入一個(gè)定值電阻R2，則滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭從a移到b的過(guò)程中，電流表的示數(shù)如何變化？ 思考2.如果電路如圖4所示，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭從a移到b的過(guò)程中，電流表的示數(shù)如何變化？