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閉合電路歐姆定律教學(xué)設(shè)計 榆中一中物理組 黃延嬌 一、教材分析 課標分析：知道電源的電動勢和內(nèi)阻，理解閉合電路的歐姆定律 教材地位：閉合電路歐姆定律是恒定電流一章的核心內(nèi)容，具有承前啟后的作用。既是本章知識的高度總結(jié)，又是本章拓展的重要基礎(chǔ)；通過學(xué)習(xí)，既能使學(xué)生從部分電路的認知上升到全電路規(guī)律的掌握，又能從靜態(tài)電路的計算提高到對含電源電路的動態(tài)分析及推演。同時，閉合電路歐姆定律能夠充分體現(xiàn)功和能的概念在物理學(xué)中的重要性，是功能關(guān)系學(xué)習(xí)的好素材。 二、學(xué)情分析 學(xué)生通過前面的學(xué)習(xí)，理解了靜電力做功與電荷量、電勢差的關(guān)系、了解了靜電力做功與電能轉(zhuǎn)化的知識，認識了如何從非靜電力做功的角度描述電動勢，并處理了部分電路歐姆定律的相關(guān)電路問題，已經(jīng)具備了通過功能關(guān)系分析建立閉合電路歐姆定律，并應(yīng)用閉合電路歐姆定律分析問題的知識與技能。 三、教學(xué)目標 （一）知識與技能 1、通過探究推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律及其公式，知道電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和。 2、理解路端電壓與負載的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達，并能用來分析有關(guān)問題。 3、掌握電源斷路和短路兩種特殊情況下的特點。知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。 4、了解路端電壓與電流的U-I圖像，認識E和r對U-I圖像的影響。 5、熟練應(yīng)用閉合電路歐姆定律進行相關(guān)的電路分析和計算 （二）過程與方法 1、經(jīng)歷閉合電路歐姆定律及其公式的推導(dǎo)過程，體驗?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生推理能力。 2、通過路端電壓與負載的關(guān)系實驗，培養(yǎng)學(xué)生利用實驗探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法。 3、了解路端電壓與電流的U-I圖像，培養(yǎng)學(xué)生利用圖像方法分析電學(xué)問題的能力。 4、利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題，培養(yǎng)學(xué)生運用物理知識解決實際問題的能力。 （三）情感態(tài)度價值觀 1、通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。 2、通過實驗探究，加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。 3、通過實際問題分析，拉近物理與生活的距離，增強學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。 四、教學(xué)重點、難點 推導(dǎo)閉合電路歐姆定律，應(yīng)用定律進行相關(guān)討論是本節(jié)的重點，幫助學(xué)生理解電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是基礎(chǔ)和關(guān)鍵。應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論路端電壓與負載關(guān)系是本節(jié)難點。 五、教學(xué)過程 教學(xué)程序 教學(xué)內(nèi)容 學(xué)生活動 思維對話 知 識 回 顧 問題1：回顧：“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”? 問題2：回顧：“電動勢的物理意義及定義”？ 問題3：回顧：“部分電路電路歐姆定律的內(nèi)容、表達式及適用范圍”？ 查看課本21頁、43至44頁及46頁下部，回顧所學(xué) 1. 2. 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 3.內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。 表達式： 適用范圍：純電阻電路 情 景 引 入 演示實驗： 問題：開關(guān)斷開，閉合的過程中電壓表示數(shù)如何變化？ 用初中知識分析開端斷開，閉合過程中電壓表示數(shù)的變化，并觀察實驗 理論分析：根據(jù)初中的知識，電壓表接在電源兩端測量電源電壓，電源電壓確定，故開關(guān)斷開，閉合的過程中，電壓表示數(shù)不發(fā)生變化 實驗現(xiàn)象：電壓表示數(shù)減小，有微小變化。 通過本節(jié)內(nèi)容——閉合電路歐姆定律的學(xué)習(xí)，能很好解釋這一現(xiàn)象。 情景 引 入 新 課 學(xué) 習(xí) 新 課 學(xué) 習(xí) 新 課 學(xué) 習(xí) 1.認識閉合電路 問題1：最簡單的閉合電路是由哪幾部分組成的？ 問題2：在外電路中，沿電流方向，電勢如何變化？為什么？在內(nèi)電路中，沿電流方向，電勢如何變化？為什么？ 提示：電源內(nèi)阻上有沒有電勢降落 觀察課件中“閉合電路”圖片，回答問題 閱讀課本60頁第2、3、4段，并討論交流 閉合電路包括：內(nèi)電路（內(nèi)電阻r）和外電路（外電阻R）。 展示課本60頁圖2.7-2，強化認識 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。化學(xué)反應(yīng)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。 2.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化 問題：如圖，若外電路兩端的電勢降落，即，即電勢差為U外；內(nèi)電路中的電勢降落，即電勢差為U內(nèi)；電源電動勢為E；當(dāng)電鍵閉合后，電路中的電流為I，通電時間為t。試回答下列問題： U外 U內(nèi) 內(nèi)電路E、r 外電路 I （1）在t時間內(nèi),外電路中靜電力做的功W外為多少？ （2）在t時間內(nèi),內(nèi)電路中靜電力做的功W內(nèi)為多少？ （3）電池化學(xué)反應(yīng)層在t時間內(nèi),非靜電力做的功W非為多少？ （4）靜電力做的功等于消耗的電能，非靜電力做的功等于轉(zhuǎn)化的電能，根據(jù)能量守恒你能得到什么？ 獨立思考，求解問題 代表交流自己的問題答案，對某些部分詳細講解，并對異議部分與同學(xué)討論 用原電池實驗驗證 電路中兩點之間的電壓大小等于兩點間的電勢差大小。 故U外又表示外電壓，俗稱路端電壓；U內(nèi)又表示內(nèi)電壓 原電池實驗驗證得到的結(jié)果： 3.閉合電路歐姆定律 問題1：若外電路是純電阻電路（如下圖所示），依據(jù)上面得到的結(jié)果，推導(dǎo)出閉合電路中的電流I與電動勢E、內(nèi)電阻r、外電阻R的關(guān)系式？ 問題2：根據(jù)部分電路歐姆定律，總結(jié)閉合電路歐姆定律的內(nèi)容、表達式，并思考閉合電路歐姆定律的適用條件？ 問題3：以下四個公式，其適用范圍是什么？所描述的側(cè)重點各有什么不同？ （1） （2） （3） （4） 自主推導(dǎo)閉合電路中的電流I與電動勢E、內(nèi)電阻r、外電阻R的關(guān)系式 總結(jié)歸納，交流評價，記錄筆記 交流討論、思考回答 在電路中兩點間的電壓等于兩點間電勢差的大小。 對于純電阻電路有， （1）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。 （2）公式： （3）適用條件：外電路是純電阻的電路 （1）（2）適用于一切閉合電路；（3）（4）只適用于外電路是純電阻的情況， （1）式描述：非靜電力做的功等于內(nèi)外電路靜電力做功之和；（2）式表明：電動勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和；（3）式主要表達因消耗其他形式的能而產(chǎn)生的電勢升高E，通過外電路R和內(nèi)電路r而降落：（4）式主要描述閉合電路中的電流與哪些因素有關(guān)； 總之，無論何種形式本質(zhì)上都體現(xiàn)了電路中能的轉(zhuǎn)化和守恒 4.路端電壓與負載的關(guān)系 問題1：對給定的電源，E、r均為定值，外電阻R變化時，電路中的電流I如何變化？ 問題2：若外電阻R減小，路端電壓U路會有怎樣的變化？ A R S0 S R0 V 演示實驗：如圖課本61頁 由大到小改變外電阻，記錄電流表、電壓表的示數(shù)變化情況，并填在相應(yīng)的表格中。 問題3：分析實驗數(shù)據(jù)，得出：當(dāng)外電阻減小時，電流和路端電壓如何變化？并嘗試用閉合電路歐姆定律解釋。 問題4：分析情景引入中演示實驗的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因？ 5.閉合電路的U-I圖像 問題：依據(jù)實驗的數(shù)據(jù)，以路端電壓U為縱坐標，電流I為橫坐標，采用描點、擬合圖像的方法，作出U與I的圖像分析： （1）外電路斷開的狀態(tài)對應(yīng)于圖中的哪個點？此時，路段電壓對應(yīng)圖像的什么長度？路端電壓與電源的電動勢有什么關(guān)系？ （2）電源短路的狀態(tài)對應(yīng)于圖中的哪個點？此時，電流大小對應(yīng)圖像的什么長度？ （3）電動勢E的大小對圖像有什么影響？ （4）r的大小對圖像有什么影響？ 根據(jù)所學(xué)推導(dǎo)回答 積極猜想 看課本61頁“演示實驗”電路圖，派代表協(xié)助教師實驗 觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù) 分析數(shù)據(jù)，交流討論 依據(jù)數(shù)據(jù)，描點作圖，分析問題，交流討論 據(jù)可知，R增大時I減??；R減小時I增大。 有人說變大，有人說變小。 當(dāng)外電阻R減小時，數(shù)據(jù)記錄 1 2 3 4 5 I/A U路/V R增大時，I減小，U增大 由可知: 當(dāng)S2閉合時，總的外電阻變小，電流增大，路端電壓減小。此時，燈泡1兩端電壓小于燈泡1的額定電壓，故燈泡1變暗。 外電路斷開時，對應(yīng)U-I圖像的縱軸截距，此時路端電壓等于電源電動勢。可根據(jù)這個道理測量電源的電動勢。 外電路短路時，對應(yīng)U-I圖像的橫軸截距，此時，電流為短路電流，短路電流很大。電流過大，會燒壞電源，甚至引起火災(zāi)。因此，絕對不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連接在一起。 電動勢E越大，圖像的縱軸截距越大 由，r越大，U-I圖像的傾斜程度越大 典 型 例 題 問題：（課本62頁例題1）在如下圖中，，，當(dāng)開關(guān)處于位置1時，電流表讀數(shù);當(dāng)開關(guān)處于位置2時，電流表讀數(shù)。求電源的電動勢E和內(nèi)電阻r。 A S R1 R2 E r 1 2 自主思考，求解問題，交流評價 解析： 根據(jù)閉合電路歐姆定律，題中的兩種情況可列一下兩個方程 消去E，解出r，得 代入數(shù)值，得 將及、的值代入中，得 小結(jié)：本例題提供了測電源電動勢及內(nèi)阻的方法。 課 堂 總 結(jié) 問題：想想本節(jié)你都學(xué)到了哪些知識？請自己總結(jié)一下。 回顧本節(jié)所學(xué)，自己總結(jié) 理論推導(dǎo)了閉合電路歐姆定律，實驗探究了路端電壓與負載的關(guān)系，研究了閉合電路的U-I圖像，用定律討論了測電源電動勢和內(nèi)阻的問題。 六、課后作業(yè) 必做： 1.課本63頁“問題與練習(xí)”第1題 設(shè)計目的：進一步熟悉和掌握，應(yīng)用閉合電路歐姆定律“測量電源電動勢和內(nèi)阻”的基本思路。 2.課本63頁“問題與練習(xí)”第2題 設(shè)計目的：聯(lián)系生活，通過對袖珍小電筒所用干電池內(nèi)阻的推算，進一步鞏固對閉合電路歐姆定律的應(yīng)用和理解。 選做： 從電勢角度分析、推導(dǎo)閉合電路歐姆定律。 設(shè)計目的：使學(xué)生利用已有知識，多角度推導(dǎo)閉合電路歐姆定律，更加深刻地理解閉合電路歐姆定律。 七、板書設(shè)計 2-7閉合電路歐姆定律 1.認識閉合電路 外電路 R 沿電流方向電勢降落 內(nèi)電路 r 沿電流方向電勢“升中有降” 2.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化 3.閉合電路歐姆定律 （1）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。 （2）公式： （3）適用條件：純電阻電路 4.路端電壓與負載的關(guān)系 R增大時，I減小，U路增大 R減小時，I增大，U路減小 當(dāng)外電阻R減小時，數(shù)據(jù)記錄 1 2 3 4 5 I/A U路/V 5.U-I圖像 （1）外電路斷開 U路=E（測電源電動勢） （2）外電路短路 （易燒壞電源） （3）E影響圖像的縱軸截距 （4）r影響圖像的斜率大小 6.例題 一種測電源電動勢和內(nèi)阻的方法 八、課后反思 本節(jié)課在“和諧高效、思維對話”的理念下展開，旨在以“問題引領(lǐng)”形式，啟發(fā)學(xué)生思維、發(fā)動集體力量，克服學(xué)習(xí)困難。在實際操作中需要注意以下幾個方面： 1.問題提出的必要性 提出的問題應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)中普遍存在的困惑，能激發(fā)學(xué)生更深入地思考或理解，為解決下一問題做好鋪墊，而不是學(xué)生已有知識的簡單反應(yīng)。 2.問題設(shè)定的指向性 設(shè)定的問題應(yīng)該有明確的指向，并能夠被學(xué)生理解，以便學(xué)生在思考或討論中有明確的目的。