《闭合电路欧姆定律的应用》

《闭合电路欧姆定律的应用》上海市市南中学王佳璐【学情分析】物理学是一门以实验为基础的科学，在物理教学过程中，实验教学是不可替代的，它可以激发学生学习物理的兴趣，提高科学探究能力，了解探索物理规律的方法。闭合电路欧姆定律的公式学生并不难理解，但是“利用伏安法测定电源的电动势和内阻”的实验是学生的薄弱环节。这个实验是学生进入高中后的第一个电学实验，而且也是学生接触的第一个需要作图处理数据的实验。所以，本节课的重点就在于让学生动手和观察实验，并学会利用表格及图象处理实验数据，最后归纳实验结果得出规律。【教学目标】1．知识目标：掌握闭合电路中外电阻的变化引起电流和端电压变化的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、解决实际问题；理解断路与短路两种特殊情况。2．能力目标：结合实验观察、数据处理、图像分析三种方法，得到电流和端电压随外电阻改变的规律，培养学生用多种方式分析问题的能力；通过演示实验和学生实验，培养学生观察及动手能力；通过讨论和解释演示实验的现象，提高学生分析问题的能力。3．情感目标：通过分析外电阻改变引起电流、端电压的变化，培养学生实事求是的科学态度和严谨的作风；通过对短路电流的分析，使学生加强用电安全意识。【教学方法】实验探究法【教时】一课时【重点和难点】1．重点：外电阻的变化引起端电压和电流的变化规律2．难点：U-I图象的绘制和分析【教具】1．演示实验：演示用电压表、电流表各一只，电路板一块，滑动变阻器一只，干电池两节，小灯泡两个，电键三个，导线若干2．学生实验：滑动变阻器一只，干电池两节，电键一个，电流表一只，电压表一只，导线若干【教学流程】【教学过程】一、实验引入，提出问题[演示实验]电路图如下[提出问题]闭合电键K和K1，断开电键K2时，请同学们注意观察灯L1的亮度。由于L1和L2是并联，若再闭合K2，L1的亮度是否会有变化？请同学们猜测一下。[学生讨论并猜测][问题引入]闭合K2，观察这时L1的亮度如何变化。为什么L1变暗了呢？下面就请同学们通过实验来解决这个问题。二、学生实验，探究规律[学生实验]电路图如下将滑动变阻器的电阻由大到小滑动，观察两个电表的读数变化，记录在表格中，并根据数据得到端电压、电流随外电阻变化的规律。KK1K2L1L2实验引入，提出问题学生实验，探究规律应用规律，解释现象结合图象，定量分析学生小结，思维拓展I（A）U（V）[学生小结实验规律]当外电阻变大，电流变小，端电压变大；当外电阻变小，电流变大，端电压变小。三、应用规律，解释现象[提问]那么，怎样用这一规律来解释刚才演示实验所观察到的现象？[学生分析回答]闭合K1和K2后，由于两灯并联，电路的总电阻减小，所以端电压也减小，而灯两端的电压就是端电压，所以灯都变暗。[教师小结]刚才同学们进行了科学的推理，使问题得到正确的解答。从一开始的演示实验可以看出，部分电路的电阻发生变化，引起闭合电路的电流与路端电压的变化；而闭合电路电流与电压的变化，又制约着部分电路电流与电压的变化。我们要学会运用闭合电路欧姆定律，结合部分电路欧姆定律来分析电路问题。四、结合图象，定量分析[分析]图象法是物理学研究中常用的方法，利用图象可以把物理规律直观、形象地表达出来。请同学们利用刚才实验中的数据，在方格纸上作出U-I图象。[演示]选择两组学生的数据，利用EXCEL软件在电脑上画出图象并进行比较、分析，如下图。AVRK[提问]请说明U—I图线与两轴交点的物理意义。[学生回答][教师小结]U－I图线与纵轴交点表示：当I=0时，U=ε。这是断路情况。图线与横轴的交点表示：当U=0时，I=ε/r，这是短路情况。发生短路时，电流不但取决于电动势，还取决于电源的内电阻。电源的内电阻一般都很小，所以短路时电流很大。电流太大不但会烧坏电源，还可能引起火灾。因此电路里要加保险丝预防短路。[提问]图线向下倾斜说明，U随I的增大而减小。图线的倾斜程度反映什么物理意义？[学生回答]由于短路时I=ε/r，即r=ε/I，因此直线的倾斜程度反映电源内电阻的大小。五、学生小结，思维拓展请学生小结一下刚才实验中得到的规律，填写在实验报告上。[学生小结]（1）外电阻增大时，端电压增大，电流减小；外电阻减小时，端电压减小，电流增大。（2）外电路断路时，R=∞，I=0，U=ε；外电路短路时，R=0，U=0，I=ε/r（短路电流）（3）根据所作的图象，可得，电源的电动势为＿＿伏，短路电流为＿＿安，内阻为＿＿欧。[教师补充]可以设想，如果电源内阻为零，则直线平行于横轴，这时路端电压不随电流变化。另外，为了使图线更加清晰美观，U轴的坐标可以不从零开始，那么这时，如何从图象上得到电动势和内电阻呢？同学们可以回去考虑一下。【作业布置】U(V)I(A)OεI短斜率r1．书[练习十三]（1）（2）（6）（7）2．《一课一练》P36（6）