閉合電路歐姆定律物理教案
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【教學目標】
1．知識目標。
（2）理解端壓跟外電路的電阻的關(guān)系，理解斷路和短路時的端壓和電流；
（3）理解端壓發(fā)生變化的根本原因。
2．能力和方法目標
（l）培養(yǎng)學生“發(fā)現(xiàn)問題，提出假設(shè)，實驗研究，得出結(jié)論”的探究物理規(guī)律的科學思路和方法；
（2）通過學習，使學生會用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題。
【教學方法】
在教師指導下，師生共同探討的啟發(fā)式教學。
【教學器材】
電壓表、電阻箱、電鍵、電池組、J1203型蓄電池、導線等各24組。新電池兩節(jié)，內(nèi)阻較大的電池一組（電動勢為9V以上），燈泡若干，演示用電壓表，保險絲，導線若干，單刀雙擲開關(guān)，投影儀等。
【教學過程】
1．引入新課
師：如圖1電路，將電壓表接在電源兩端，從電壓表上讀出的是什么？
生：電源電動勢。
演示實驗：測電源電動勢并觀察燈泡亮度。
師：出示圖1裝置示教板，簡介實驗裝置，分別開關(guān)打向1和2，讓學生通過電壓表的實物投影讀電源和的電動勢。
生：，。
師：（將電壓表換接成小燈泡，開關(guān)接1時。小燈泡很亮，幾乎發(fā)白光）問：開關(guān)接2時，會發(fā)生什么情況？
生：（猜測）：①燒毀，②更亮。
師：（開關(guān)接通2，小燈泡還不如接1時亮。）
生：（嘩然，形成強烈反差）
師：學習了閉合電路歐姆定律后，我們就能解釋這一實驗現(xiàn)象了。
2．新課教學
2．l閉合電路歐姆定律的數(shù)學表達式（在教師的啟發(fā)下，引導學生完成）
師：什么樣的電路叫閉合電路呢？
生：由電源和用電器組成的完整電路。
師：電源有哪些重要的參量？
生：電源電動勢和內(nèi)阻。
師：（出示圖2的動畫電路）閉合電路中，流過內(nèi)電路和外電路的電流有什么關(guān)系？
生：相等。
師：電源的電動勢與端壓（外電壓）、內(nèi)電壓之間的關(guān)系是怎樣的？
生：E=U=U′。
師：現(xiàn)設(shè)通過電路的電流強度為I，外電路的電阻為R電源電阻為r，根據(jù)歐姆定律，可以把上式進一步寫成怎樣的形式？
生：根據(jù)歐姆定律，外電壓U′=IR，內(nèi)電壓U′=Ir，代入E=U+U′，可以得出：E=IR+Ir。。
師：如果我們要探討電路里的電流強度I跟哪些因素有關(guān)，有什么關(guān)系，還需要把公式改變成怎樣的形式？
生：可以改寫成：。
師：好，這就是閉合電路歐姆定律的數(shù)學表達式。它表示：閉合電路中的電流，跟電源的電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比。在公式中，R的含義是什么？
生：外電路的總電阻。
師：對給定的電源，E、r均為定值，外電阻變化時，會引起電路電流的變化，I隨R會發(fā)生怎樣的變化？
生：由公式知，R變大則I減少，R變小則I增大。
師：根據(jù)U=IR，R變大時端壓（外電壓）會隨之發(fā)生怎樣的變化呢？
生：（猜測。有人說變大，有人說變小）
師：請兩個學生介紹判斷的過程和依據(jù)。（暫時不做評價，由“實踐是檢驗真理的標準”過渡到學生實驗上來。）
2．2探討U隨R變化的規(guī)律
學生實驗：探討U隨R變化的規(guī)律
師：如果給你一個電源，一個電鍵，一個電壓表，一個電阻箱，讓你來探討外電壓U隨外電阻R變化的規(guī)律，你該怎樣設(shè)計電路？請畫出電路圖。
生：（畫電路圖）
師：（講評學生所畫電路，指導學生進行實驗）
生：（出示實驗數(shù)據(jù)記錄，得出結(jié)論）端壓隨外電阻的增大而增大，隨外電阻的減少而減少。二者變化的趨勢相同。
師：能否根據(jù)閉合電路歐姆定律從理論上分析為什么會發(fā)生這樣的變化？
生：（討論，在教師誘導下得出）
師：剛才我們通過實驗和理論探討了端壓隨外電阻變化的規(guī)律，得出了上述結(jié)論。請大家再思考，當外電阻很小時，會發(fā)生什么情況呢？
生：外電阻減少到零時，會發(fā)生短路現(xiàn)象。
師：短路時的電流有多大呢？
生：（可能會說無窮大教師從電路電阻出發(fā)引導，使學生得出）短路時：R=0，I=E／r，U′=E，U=0。
師：短路時的電流取決于E，r。一般情況下，電源內(nèi)阻很小，像蓄電池的內(nèi)阻只有0．005Ω－0．1Ω，所以短路時電流會很大，很大的電流會造成什么后果呢？
演示實驗：保險絲熔斷現(xiàn)象。
師：（出示示教板，簡單向?qū)W生介紹電路的元件，先讓電燈開始正常工作）大家說說，怎樣的外電路才算短路呢？
生：將電鍵合上，使外電路的電阻R=0。
師：（演示：合上電鍵，保險絲燒斷起煙，小燈泡熄滅）保險絲燒斷，說明短路時的電流的確很大。如果沒有保險絲，短路時很大的電流長時間通過電路，就可能損壞電源，甚至釀成火災(zāi)。所以在實驗操作中和日常生活、生產(chǎn)中要注意避免短路，也不能圖方便用銅絲替代保險絲。那么，怎樣使電路恢復正常呢？
生：（教師引導）先排除故障，再換保險絲。
師：當外電阻很大時，又會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？
生：（引導學生類比得出）斷路。
斷路時：R→∞，I=0，U′=0，U=E。
師：電壓表測電動勢就是利用了這一道理．通過前面的討論，我們對U隨R變化的規(guī)律有了了解，但在討論中都是以電源的E、r不變作為前提的。如果有兩個電源，它們的內(nèi)阻不同，端電壓隨外電阻的變化有什么區(qū)別呢？
2．3U隨R變化的根本原因
學生實驗：探究內(nèi)阻不同時U隨R變化的特點（電路如圖3）。
師：現(xiàn)有四節(jié)干電池組，電動勢約6V，內(nèi)阻阻值大約在0．5Ω－2Ω之間；有一個蓄電池組，電動勢約6V，內(nèi)阻大約在0．005Ω－0．1Ω之間。請大家再做實驗，比較這兩個電源U隨R變化的特點。
生：（實驗操作，教師巡回指導）
實驗結(jié)論：內(nèi)電阻很小的電源，端電壓隨外電阻的變化不明顯。
師：大家推測一下，當電源內(nèi)電阻為零時，外電壓還隨外電阻的變化而變化嗎？
生：不隨。
師：能否理論推導一下？
生：r=0，無論I如何變化，U′=Ir=0，故U=E－U′=E不變。
師：內(nèi)電阻等于零的電源叫理想電源，它的端壓是不定值，不隨外電阻的變化而變化，初中討論的都是這樣的電源。可是，實際的電源都有內(nèi)阻。正是由于r≠0，才導致U隨R的變化。可見，U隨R變化的根本原因是……
生：r≠0。
3．規(guī)律應(yīng)用演示實驗：（裝置見圖5）
師：（簡單介紹實驗裝置，電源為6V干電池組）逐個合上電鍵，燈泡的亮度會不會發(fā)生變化？
生：（討論，看法不一）
師：（實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)接入電路中的小燈泡亮度逐漸變暗。）怎樣解釋看到的現(xiàn)象？
生：隨著燈泡逐漸接入，外電路的總電阻逐漸減小，外電路的端壓逐漸減小，由知，燈泡消耗的實際功率逐漸變小，燈泡亮度變暗。
師：（改用蓄電池作電源，再做上述實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)燈泡亮度幾乎不變）
生：蓄電池內(nèi)阻很小，外電路電阻變化時，端壓變化非常小，燈泡消耗的實際功率變化很小，因而亮度幾乎不變。
師：這一現(xiàn)象再次說明了……
生：內(nèi)電阻不為零是端壓變化的根本原因。
師：請大家思考，開始上課時做的演示實驗為什么會出現(xiàn)那樣一個結(jié)果？
生：（討論后得出）電源的內(nèi)阻很大，比燈泡的電阻還要大，因此內(nèi)阻分壓也大，第二次加在燈泡兩端的外電壓沒有第一次的大。
師：你們的推理是否正確，實際測量一下就知道了。
演示實驗：
師：（測圖1燈泡兩端在電鍵按1和2兩種情況下的端壓。結(jié)果表明，第二次的端壓小于第一次）
生：（露出滿意的笑容）
師：通過這節(jié)課的學習，我們解決了上一節(jié)課學習電動勢時產(chǎn)生的“端壓為什么會隨外電阻的變化而變”的疑問，得到了閉合電路的歐姆定律，搞清了端壓變化的根本原因。在本節(jié)課的學習中，有沒有新的問題？
生：實驗測量中發(fā)現(xiàn)，隨著外電阻的增大，端壓并不是一直增大的，這是為什么？
師：（表揚提問題的學生，引導大家討論，然后解釋）當外電阻大到一定程度時，由閉合電路歐姆定律知，總電流極小，內(nèi)電阻止的分壓趨近于零，端壓趨近于電源的電動勢，接近于發(fā)生了斷路現(xiàn)象。
生：老師，你是怎樣知道干電池和蓄電池的內(nèi)阻的？
師：這個問題提的好。我們是在干電池組內(nèi)阻大于蓄電池組內(nèi)阻的前提下得出端壓變化的根本原因的，如果事實不是這樣，則結(jié)論也就不成立了，這個問題留做課后思考，下節(jié)課我們將通過實驗來測定電源的電動勢和內(nèi)阻。實際上今天的課已經(jīng)告訴了你一種測量方法了……大家還有問題嗎？
生：……
4．小結(jié)
4．l閉合電路歐姆定律是高中電學中的重要規(guī)律之一，要掌握其內(nèi)容并會運用它分析電流強度、端壓隨外電阻的變化規(guī)律。以及端壓跟電流強度的關(guān)系。根據(jù)I=E′（R+r）、U′=Ir、U=E-Ir可知：
R↑→I↑→U′↑→U↓
R=0，I=E/r，U′=E，U=0（短路）
R↑→I↓→U′↓→U↑
R→∞，I=0，U′=0，U=E（斷路）
4．2在初中討論電路問題時，不考慮電源內(nèi)阻。到了高中，有些問題常要考慮電源內(nèi)阻。路端電壓隨外電阻變化而變化，其根本原因是因為電源有內(nèi)阻。我們關(guān)心路端電壓的變化情況，是關(guān)系到用電器能否正常工作的問題，這在實際應(yīng)用中有現(xiàn)實意義。
5．布置作業(yè)（略）。
【教學設(shè)計說明】
1．閉合電路的歐姆定律在高中“恒定電流”一章中占有重要地位，這是一節(jié)承上啟下的課。在設(shè)計本節(jié)課時，我十分注意對學生科學素質(zhì)的培養(yǎng)。在教學中實施素質(zhì)教育的核心是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。對于中學生來說，創(chuàng)新精神主要體現(xiàn)在學生應(yīng)具有創(chuàng)新的意識，其直接的表現(xiàn)就是善于發(fā)現(xiàn)問題，善于提出問題。因此在課堂上應(yīng)把主要精力放在引導學生發(fā)現(xiàn)問題并尋找解決問題的途徑上。根據(jù)上一節(jié)課中學生對端壓會發(fā)生變化所產(chǎn)生的疑問，我設(shè)計了本節(jié)課的教學流程，旨在通過學生的親身實踐，得到掌握知識、培養(yǎng)能力、形成習慣的最終目的。在這節(jié)課的最后，還留給學生一段時間，讓他們自己來提問題，并討論、解答，這也是出于培養(yǎng)創(chuàng)新意識的需要。
2．利用實驗發(fā)現(xiàn)規(guī)律，利用實驗驗證結(jié)論是貫穿整個課堂教學的一條主旋律。本節(jié)課一開始，就利用學生的日常生活經(jīng)驗與演示實驗的矛盾巧設(shè)“懸念”，使他們的心理經(jīng)歷了一次前科學意識與物理規(guī)律的強烈碰撞，求知欲望之火被迅速點燃，從而興致勃勃地進入了主動學習的“角色”。在教學活動中，一個個演示、學生實驗不斷地開后學生思維的“閥門”，他們時而全神貫注，時而心領(lǐng)神會，在一系列“發(fā)現(xiàn)問題，提出假設(shè)，實驗研究，得出結(jié)論”的過程中，錯誤的前概念逐步被糾正，科學的物理規(guī)律在腦海里扎下了很。物理教學活動的科學性和藝術(shù)性得到了有機的統(tǒng)一，科學美的教育也滲透在其中了。
3．探究U隨R變化的根本原因——內(nèi)電阻不等于零是本節(jié)課教學過程中的一個難點，教材上雖沒有對此做出明確要求，但其重要性是不言而喻的。為了突破難點，在教學中設(shè)計了一個學生實驗，比較蓄電池和干電池端壓隨外電阻變化的特點，并注意啟發(fā)學生根據(jù)實驗結(jié)果進行合理的外推，得出了r=0時，U不隨R變化的結(jié)論．降低了教學難度，使學生易于接受。
教學后記
