闭合电路的欧姆定律教案

-1-选修3-1第二章第7节闭合电路的欧姆定律一、教学目标（一）知识与技能1、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图象表达，并能用来分析、计算有关问题。3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。4、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。（二）过程与方法1、通过演示路端电压与负载的关系实验，培养学生利用探究物理规律的科学思路和方法。2、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。（三）情感、态度与价值观通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。二、教材分析本节首先介绍了闭合电路的概念，再引入外电路、内电路以及各自的电阻等基本概念，从而得出了闭合电路的欧姆定律，根据闭合电路的欧姆定律得到了路端电压与负载之间的关系，最后又从能量的角度分析了闭合电路的功率。教学的重点应该在闭合电路的欧姆定律；路端电压与负载的关系以及闭合电路中的功率的计算，特别是闭合电路只能适用于纯电阻电路，对有电动机等存在的非纯电阻电路的处理问题要详细介绍。三、教学重点难点教学重点1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。2、路端电压与负载的关系教学难点路端电压与负载的关系-2-四、学情分析1．知识基础分析：①初中掌握了欧姆定律，会利用该定律列式求解相关问题。②掌握了电场力做功的计算方法。2．学习能力分析：①学生的观察、分析能力不断提高，能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。五、教学方法实验演示，讨论，举例六、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标实验演示：闭合电路（三）合作探究、精讲点拨：1、闭合电路欧姆定律(1)内电路和外电路①内电路：电源内部的电路，叫内电路。如发电机的线圈、电池内的溶液等。②外电路：电源外部的电路，叫外电路。包括用电器、导线等。(2)内电阻和外电阻①内电阻：内电路的电阻，通常称为电源的内阻。②外电阻：外电路的总电阻。(3)电源的电动势与内、外电路中的电势降落关系①外电路的电势降落与内电路的电势降落a．外电路的电势降落U外在外电路中，电流由电势高的一端流向电势低的一端，在外电阻上沿电流方向有电势降落，用U外表示。b．内电路的电势降落U内在电源的内电阻上也有电势降落，用U内表示。②电源的电动势与内、外电路中的电势降落关系在闭合电路中，电源的电动势E等于内外电路上的电势降落U内、U外之和。ErEUIrRI-3-即:E＝U外＋U内=IR+Ir(4)闭合电路欧姆定律①内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。②公式：I＝ER＋r③适用条件：外电路是纯电阻的电路。2、路端电压跟负载的关系(1)路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压，通常叫做路端电压。演示：研究路端电压(2)路端电压跟负载的关系U=E-Ir=ER＋rR当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。定性分析:R↑→I(＝ER＋r)↓→Ir↓→U(＝E－Ir)↑R↓→I(＝ER＋r)↑→Ir↑→U(＝E－Ir)↓特例：外电路断路：R外=∞，U＝E，电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。外电路短路：R外=0，U＝0。电源短路时的电流I短=E/R.图象描述:路端电压U与电流I的关系图象是一条向下倾斜的直线。U—I图象如图所示。直线与纵轴的交点表示电源的电动势E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻。3、闭合电路中的功率(1)闭合电路中的能量转化qE＝qU外＋qU内在某段时间内，电能提供的电能等于内、外电路消耗的电能的总和。UUr＝0IOEU内＝I1rU＝I1R-4-(2)闭合电路中的功率EI＝U外I＋U内IEI＝I2R＋I2r说明了电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内阻上，转化为内能。(3)电源提供的电功率电源提供的电功率，又称之为电源的总功率。P＝EI＝E2R＋rR↑→P↓，R→∞时，P＝0。R↓→P↑，R→0时，Pm＝E2r。(4)外电路消耗的电功率外电路上消耗的电功率，又称之为电源的输出功率。P＝U外I[定性分析]I＝ER＋rU外＝E－Ir＝RER＋r从这两个式子可知，R很大或R很小时，电源的输出功率均不是最大。[定量分析]P外＝U外I＝RE2(R＋r)2＝E2(R－r)2R＋4r所以，当R＝r时，电源的输出功率为最大，P外max＝E24r。图象表述：从P－R图象中可知，当电源的输出功率小于最大输出功率时，对应有两个外电阻R1、R2时电源的输出功率相等。可以证明，R1、R2和r必须满足：r＝R1R2。(5)内电路消耗的电功率内电路消耗的电功率是指电源内电阻发热的功率。P内＝U内I＝rE2(R＋r)2R↑→P内↓，R↓→P内↑。-5-(6)电源的效率电源的输出功率与总功率的比值。η＝P外P＝RR＋r当外电阻R越大时，电源的效率越高。当电源的输出功率最大时，η＝50%。（四）反思总结、当堂检测本节课主要是介绍了闭合电路的欧姆定律，路端电压与电流（外电阻）关系以及闭合电路的功率三个主要部分。（五）发导学案、布置作业七、板书设计1、闭合电路欧姆定律2、路端电压跟负载的关系3、闭合电路中的功率八、教学反思：本节课重在内外电阻、电压分析，功率、效率计算。