2019-2020年高中物理《閉合電路歐姆定律》教案7 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理《閉合電路歐姆定律》教案7 新人教版選修3-1 教學(xué)過程： 大家請(qǐng)看屏幕，前面我們學(xué)習(xí)了這一部分電路中的電壓，電流與電阻的關(guān)系，及電功和電功率。我來出兩個(gè)題目考考大家。我在如圖所示的A，B兩點(diǎn)間加上電壓U，已知形成了從A到B的電流。請(qǐng)問：A，B兩點(diǎn)哪點(diǎn)的電勢(shì)高？高多少？也就是說沿電流的方向，電勢(shì)發(fā)生了降落。且降落的數(shù)值等于它兩端的電壓。（語氣重）從第一個(gè)問題來看，大家對(duì)前面知識(shí)掌握得不錯(cuò)。大家再來看第二個(gè)問題。怎樣才能給A，B兩點(diǎn)間加上電壓？電源，導(dǎo)線與電鍵。這就組成了我們初中所學(xué)過的閉合電路，那閉合電路中的這一系列的物理量又如何呢？這節(jié)課我們共同研究的閉合電路歐姆定律將解決這一系列的問題。 首先我們研究一下電源。大家都知道電源都有兩個(gè)極，正極的電勢(shì)高，負(fù)極的電勢(shì)低，兩極間存在電壓。（切換屏幕）大家請(qǐng)看，這是一節(jié)七號(hào)干電池。我們用屏幕所示的電壓表來測(cè)一下它兩端的電壓。注意：電壓表現(xiàn)在是接在3V量程上。1.50V，大家再請(qǐng)看，這是一節(jié)五號(hào)干電池。它的個(gè)頭大，是不是電壓也大呢？還是1.50V.我再換一個(gè)更大的一號(hào)干電池。還是1.50V。那我再換成一個(gè)蓄電池。2.00V.通過剛才這一組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你可以得到什么結(jié)論呢？請(qǐng)討論。（切換）（學(xué)生回答）：凡是干電池電壓都是相同的，而與蓄電池的不同。也就是說，在電源不接入外電路的情況下，電源兩極間的電壓是由電源本身的性質(zhì)如材料等決定的。為了表征電源的這種特性，我們物理學(xué)中引入了電動(dòng)勢(shì)的概念。 通過剛才我們分析知道：電源的電動(dòng)勢(shì)的決定因素是電源本身。以后 我們就用符號(hào)E來表示它。它的單位是伏特與電壓的單位相同。它的大小等于電源兩極間的電壓。剛才咱們做實(shí)驗(yàn)的前提條件是：電源不接入外電路。那在接入外電路的情況下，電源兩極間的電壓是否還等于電源的電動(dòng)勢(shì)呢？對(duì)于這個(gè)問題，咱們還是可以通過實(shí)驗(yàn)來研究。大家請(qǐng)看屏幕，我已經(jīng)幫大家設(shè)計(jì)好了這個(gè)電路圖，當(dāng)我們把電鍵斷開的時(shí)候，相當(dāng)于電源沒有接入電路中，當(dāng)我把電鍵閉合的時(shí)候，相當(dāng)于電源沒有接入電路中，伏特表的示數(shù)是電源兩極間的電壓，當(dāng)然也是電源外部的電阻間的電壓。下面我就按這個(gè)電路圖連好電路。（切換）大家請(qǐng)看，我把這兩端分別接在蓄電池的兩個(gè)極上，同樣把這兩個(gè)鍵接在我們屏幕上看到的電壓表的3V量程上?，F(xiàn)在我們打開電鍵。讀數(shù)是：2.0V.好，我把電鍵打開，讀數(shù)是：1.7V.請(qǐng)同學(xué)們考慮一下，我們可從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中得到什么結(jié)論？（切換）電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒有接入電路時(shí)，兩極間的電壓。我們的結(jié)論得到了，問題也接踵而至了。為何閉合電鍵后的電源兩極間電壓小于電源的電動(dòng)勢(shì)呢？（稍一停頓）我們共同來研究一下。 當(dāng)閉合電鍵后，電路中形成如圖所示的電流，沿電流方向，從電源負(fù)極到電源正極，電勢(shì)是升高的，升高的數(shù)值應(yīng)該（需強(qiáng)調(diào)）等于電源的電動(dòng)勢(shì)；在電源外部，沿電流方向，經(jīng)過電阻時(shí)，電勢(shì)是降落的，降落的數(shù)值應(yīng)該等于上個(gè)實(shí)驗(yàn)中閉合電鍵后伏特表的示數(shù)。由實(shí)驗(yàn)來看，這個(gè)電勢(shì)降的值比升高的電動(dòng)勢(shì)的值是小的。因?yàn)锳點(diǎn)的電勢(shì)與B點(diǎn)的電勢(shì)肯定是相等的，所以這兩點(diǎn)在同一個(gè)高度上，從這個(gè)與高度差對(duì)比的圖中，你來看一看有何問題？升高的應(yīng)該和降落的相等。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不會(huì)有錯(cuò)誤的，那這個(gè)現(xiàn)象能說明什么問題呢？只能說明一個(gè)問題，電勢(shì)在某些地方還發(fā)生了降落。在哪？現(xiàn)在來看只能在電源內(nèi)部了。那電勢(shì)為什么會(huì)在電源內(nèi)部發(fā)生降落呢？說明在電源內(nèi)部有電阻。好大家來看蓄電池，我沒發(fā)現(xiàn)里面有電阻啊，我只是看到里面有溶液呀。對(duì)，溶液對(duì)電流也有阻礙作用，所以它也是有電阻的。那現(xiàn)在我們可以把蓄電池這樣等效一下了。（拖上電阻）。從現(xiàn)在來看，沿電流方向，當(dāng)經(jīng)過電源時(shí)，電勢(shì)即會(huì)升高，又會(huì)降落，咱們不妨再來個(gè)等效：把電源等效為一個(gè)電源與一個(gè)電阻串聯(lián)。當(dāng)然這個(gè)電阻就相當(dāng)于內(nèi)電阻。沿電流方向，經(jīng)過內(nèi)電阻，電勢(shì)是降落的，只要降落的數(shù)值等于電動(dòng)勢(shì)與外電阻的電勢(shì)降，我們這個(gè)問題不就解決了嗎？從這個(gè)圖中大家很明顯可以得到一個(gè)結(jié)論。電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電壓之和。不過這個(gè)結(jié)論是剛才我們通過猜測(cè)與分析得到的，那它到底正確不正確呢？我們可以做個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。 大家來看這，我們還是用這個(gè)電路。那這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們需要測(cè)量哪幾個(gè)物理量？各如何測(cè)量呢？請(qǐng)同學(xué)們考慮好以后主動(dòng)回答。一是測(cè)電動(dòng)勢(shì)。在電鍵斷開的情況下，伏特表的示數(shù)。一是測(cè)路端電壓，即在電鍵閉合的情況下電壓表的示數(shù)。再就是測(cè)內(nèi)電壓了。大家考慮一下，測(cè)路端電壓的時(shí)候是把電壓表并聯(lián)在外電阻兩端，那測(cè)內(nèi)電阻的話就是把電源并聯(lián)在內(nèi)電阻兩端了。那如何并聯(lián)呢？我們只要在很靠近兩極板的地方插入兩個(gè)銅片，然后把電壓表并聯(lián)在CD兩點(diǎn)間就可以了。好，我們來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)：同學(xué)們請(qǐng)看，我把電壓表！接在電源兩極，我把電壓表2接在已經(jīng)插入電解液的銅片上，好，我把電鍵1閉合得到的數(shù)據(jù)應(yīng)該是電源電動(dòng)勢(shì)。大家一起來讀數(shù)。我把電鍵2同時(shí)閉合，電壓表1的示數(shù)為外電壓，電壓表2的示數(shù)為內(nèi)電壓。大家一起來讀數(shù)。大家來看我們記錄的數(shù)據(jù)，你可以得到什么結(jié)論？這就驗(yàn)證了我們的結(jié)論。唉，有些同學(xué)可能會(huì)想，湊巧了，你再變一變外電阻，情況還是如此嗎？好，我們就改變外電阻的阻值來看一看。由實(shí)驗(yàn)可見，我們的分析是完全正確的。同學(xué)們對(duì)整個(gè)過程明白了嗎？好我們就來檢測(cè)一下。大家請(qǐng)看屏幕。請(qǐng)對(duì)照上面的電路圖，指出下面的這個(gè)動(dòng)畫中的各個(gè)部分各相當(dāng)于電路圖中的哪一部分。 很好，看來同學(xué)們掌握得不錯(cuò)。下面我們把這個(gè)表達(dá)式來變化一下。若已知閉合電路中的電流為I，外電阻為R，內(nèi)電阻為r，則此式可變?yōu)椋赫?qǐng)這位同學(xué)來說一下。這個(gè)表達(dá)式我又可以變?yōu)椋篒=E/（R+r)這個(gè)式子咱們似曾相識(shí)，好我找個(gè)同學(xué)來把歐姆定律的內(nèi)容來說一下。你對(duì)照著把這個(gè)式的意義來說一下。好經(jīng)過剛才我們大家的共同努力我們得到了物理上的一個(gè)很重要的定律：閉合電路歐姆定律。它的表達(dá)式是：它的內(nèi)容就是這位同學(xué)剛才所述的： 首先大家來做一個(gè)題目熟悉一下閉合電路歐姆定律（課本例題）。給大家一分鐘的時(shí)間，看誰做得最快。 看來同學(xué)們掌握得不錯(cuò)，我們就進(jìn)一步用它來解決一些實(shí)際問題：大家請(qǐng)看屏幕：當(dāng)外電阻變大或變小時(shí)，路端電壓及電路中電流如何？對(duì)這個(gè)問題，咱們先共同做一個(gè)實(shí)驗(yàn)來觀察一下現(xiàn)象，然后大家再獨(dú)自從理論上去分析。大家請(qǐng)看屏幕，我們只按如圖所示的電路連好實(shí)物，再調(diào)動(dòng)滑動(dòng)變阻器就可達(dá)到要求了。（切換） 大家請(qǐng)看這，我們從這兩點(diǎn)引出兩根線，接在屏幕所示的電壓表上，再?gòu)倪@接出兩根線接在如屏幕所示的這個(gè)電流表上。好，我請(qǐng)個(gè)同學(xué)到講臺(tái)上來幫我做一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)問兩位同學(xué)，現(xiàn)在滑動(dòng)變阻器的阻值取什么值？好請(qǐng)你把它的阻值慢慢變小，再慢慢變大。這位同學(xué)你來說一下你看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（切換）下面同學(xué)們就根據(jù)閉合電路歐姆定律來分析一下出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。 同理我們可證明第二種現(xiàn)象。下面咱們?cè)侔堰@個(gè)理論應(yīng)用到實(shí)際中：大家請(qǐng)看屏幕：當(dāng)外電路斷路時(shí)，電路中電壓與電流將會(huì)如何？當(dāng)外電路短路時(shí)，電路中電壓與電流又將如何？為節(jié)省時(shí)間，我給同學(xué)們分一下組，這一列往東的同學(xué)，你們來分析第一個(gè)問題，這一 列往西的同學(xué)你們來研究第二個(gè)問題?？茨膫€(gè)小組的成員討論得最快最好。這實(shí)際上就是剛才我們測(cè)電動(dòng)勢(shì)的方法。由于內(nèi)電阻很小，所以短路會(huì)產(chǎn)生很大的電流，可能會(huì)損壞電源或引起火災(zāi)，因此絕對(duì)不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連在一起。 看完實(shí)際應(yīng)用，我們?cè)侔阉由煲幌拢?qǐng)畫出U--I圖象并研究。 附：課件說明課件資料來源：楊樹鋒 《閉合電路歐姆定律》課件說明 一：本課件的制作平臺(tái)是director7.0，后又生成exe文件，所以它不需要任何支持軟件，對(duì)機(jī)器的配置要求也很低，占內(nèi)存很小，運(yùn)行速度很快。 二：很好地突破了本節(jié)課的重難點(diǎn) 本課件主要包含以下幾個(gè)主要內(nèi)容：本節(jié)課分為了四個(gè)研究問題，是以研究性學(xué)習(xí)的形式出現(xiàn)的，即便于學(xué)生自學(xué)，也便于老師上課使用。 1：研究問題1：這里的一個(gè)特點(diǎn)就是可以直接用鍵盤記錄數(shù)據(jù)，讓學(xué)生便于比較得出結(jié)論，也可供學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)。 2：研究問題2：這里并沒什么可說的。 3：研究問題3：這是本節(jié)課的重點(diǎn)，也是本課件的精華。首先理論分析中的可以拖動(dòng)的電池，解決了等效這一難點(diǎn)。一個(gè)電池等效為一個(gè)理想電池與一個(gè)內(nèi)阻相串聯(lián)。便于學(xué)生形象記憶與理解。第二處是課本上的電梯模擬實(shí)驗(yàn)，而且與課本上的情境完全符合。這個(gè)實(shí)驗(yàn)與理論圖象相對(duì)比， 4：研究問題4：它的一個(gè)特點(diǎn)是：如果老師在課上講課進(jìn)，由于學(xué)生研究性學(xué)生得出的結(jié)論不一定按老師所想的順序來，所以我把答案做了一個(gè)簡(jiǎn)易的隱藏，用到哪一個(gè)就把哪一個(gè)拖出來。 5：最后就是這里有不少的例題--配有詳細(xì)的解答與分析，不少的練習(xí)題與思考題，配有物理情境與答案，也有一套有標(biāo)準(zhǔn)答案的測(cè)試題，這些同樣可以起到老師學(xué)生都能用的效果。 三：最后這里還提供了一些與本節(jié)課有關(guān)的網(wǎng)址，可供學(xué)生老師參考。 四：為了方便老師使用，我把每一個(gè)研究問題都制成了一個(gè)單獨(dú)的課件，而且把其中的精華理論分析與電梯實(shí)驗(yàn)?zāi)M制成一單獨(dú)的課件，這樣這些積件老師們以后想用哪個(gè)都可直接調(diào)用了。 當(dāng)然這個(gè)課件中還有很多不成熟的地方，我只是揀了一些好的地方說罷了，望老師與專家們批評(píng)指正。