新課標(biāo)魯科版3-1選修三4.1《閉合電路歐姆定律》WORD教案2

1、第1節(jié) 閉合電路歐姆定律（2課時(shí)）【教學(xué)目的】1、知道電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。明確電動(dòng)勢(shì)的物理意義，知道電動(dòng)勢(shì)和電壓的區(qū)別2、知道電源內(nèi)阻的意義，知道電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是標(biāo)志電源性能的兩個(gè)重要參數(shù)。3、知道內(nèi)電路和外電路的概念。4、 理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式，并能進(jìn)行有關(guān)閉合電路的簡(jiǎn)單計(jì)算。來源5、能夠區(qū)分路端電壓和內(nèi)電壓，結(jié)合實(shí)際問題理解路端電壓和外電路電阻的關(guān)系?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】掌握閉合電路歐姆定律及用定律討論外電壓隨外電阻變化的規(guī)律及原因【教學(xué)難點(diǎn)】電動(dòng)勢(shì)的概念比較抽象。 而應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流隨外電阻變化的關(guān)系也是比較難以掌握的【教學(xué)媒體】演示實(shí)驗(yàn)一一干電池（1

2、號(hào)、5號(hào)、7號(hào)若干個(gè)），一節(jié)舊的9V電池（內(nèi)阻較大）小燈 泡、導(dǎo)線若干，演示的電壓表一個(gè)，4節(jié)1號(hào)干電池，10Q定值電阻一個(gè)，演示電流表（1.5A 量程）一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（050Q） 一個(gè)?！窘虒W(xué)安排】【新課導(dǎo)入】復(fù)習(xí)回顧：為了使電路中有持續(xù)的電流，要具備什么條件？（要使電路兩端有持續(xù) 的電壓，可以將電路接到電池兩端來得到）板書：1、電源：保持兩極間有一定電壓，把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。教師展示各種電池：這些各種各樣的電源兩極間的電壓都一樣嗎？電源有什么特 性？我們?cè)撚檬裁次锢砹縼砻枋鲭娫吹奶匦?？【新課內(nèi)容】1. 電動(dòng)勢(shì)：我們用內(nèi)阻很大的電壓表來測(cè)量電源兩極的電壓?？梢园l(fā)現(xiàn)盡管干電池的型

3、號(hào)不 同，但兩極電壓都是 1.5V，而蓄電池的電壓則是 2V。說明，這種情況下得到的電源兩 端電壓是電源本身的性質(zhì)決定的。我們引入一個(gè)新的物理量來表征這種電源的特性一一 稱為電動(dòng)勢(shì)。為什么不把它叫電壓而另叫一個(gè)名字呢？這是因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)與電壓表示的意 義不同。在電路中，電壓U=W/q w表示正電荷在電場(chǎng)力作用下從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所消耗的電能,電壓表示移動(dòng)單位正電荷消耗的電能。反映把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的本 領(lǐng)。而電源則是用來將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的。因此我們用的電動(dòng)勢(shì)： =W/q。W表示正電荷從負(fù)極移到正極所消耗的化學(xué)能（或其它形式能），表示轉(zhuǎn)移單位正電荷所消耗化學(xué)能（或其它形式能，反映電源把其

4、它形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)）。板書： 2、電動(dòng)勢(shì)：（1） 電源的屬性，描述電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。電動(dòng)勢(shì)由 電源自身決定（2） 不同類型的電源電動(dòng)勢(shì)不同，同種類型不同型號(hào)電源電動(dòng)勢(shì)相同。 來.Zxxk.Com（3）定義為轉(zhuǎn)移單位電荷所產(chǎn)生的電能。（4）用符號(hào) 表示。（5） =W/q 單位： 伏特， v 。來源：學(xué)+科（6）標(biāo)量。（7）在數(shù)值上就等于電源沒有接入外電路時(shí)兩極間電壓。那么對(duì)同一種類不同型號(hào)的電池來說，究竟是什么不同呢？這不同在于它們 的儲(chǔ)能量，有很多充電電池上都標(biāo)有1200mAh（或800mAh）。這表示它只能在1.5V的電動(dòng)勢(shì)上轉(zhuǎn)移1200mA啲電量，即釋放出120

5、0mAh 1.5V=6480J=0.0018度。同種電池越大的型號(hào)，里面存儲(chǔ)的化學(xué)能就越多?？梢栽谙嗤瑮l件下工作更長的時(shí)間。2. 路端電壓與電動(dòng)勢(shì)：提問一一那么電池兩端的電壓就一定等于電源的電動(dòng)勢(shì)嗎？ 下面我們來看這一節(jié)干電池，我們將它接成一個(gè)串聯(lián)電路，如右圖所示。用伏特表來測(cè)量它電源兩端的電壓，看還是剛才的示數(shù)嗎？實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電源兩端的電壓是會(huì)隨著外電阻的改變而改變的。而且外電阻越大，這電壓也越大。所以這個(gè)電壓并不等于電源的電動(dòng)勢(shì)，而是略小于電動(dòng)勢(shì)。我 們把這個(gè)電壓叫做外電壓，又叫做路端電壓。再摸摸電池，有什么發(fā)現(xiàn)？電池在發(fā)熱！電流經(jīng)過電阻時(shí)會(huì)發(fā)熱。這是電流的熱效應(yīng)。大家對(duì)此又做何解 釋呢？

6、（討論）這體現(xiàn)了電源內(nèi)部還有電阻，我們稱為內(nèi)電阻，內(nèi)電阻和外電阻都會(huì) 消耗電路中的電能。所以電源產(chǎn)生的電能分配到了電源內(nèi)部電阻發(fā)熱和外部用電器 工作上。即內(nèi)電阻上也要有電壓，稱為內(nèi)電壓。電流在內(nèi)電路的消耗功率為IU內(nèi)；在外電路的消耗稱為IU外；他們都來自于電源將其他能轉(zhuǎn)化成的電能IE。IE = IU內(nèi)IU外；所以有E二U內(nèi) U外。也就是電動(dòng)勢(shì)被內(nèi)外電路所瓜分了，因此我們用電壓表測(cè)得的外電壓比電動(dòng)勢(shì)要小一些。那為什么一上課時(shí)我們用伏特表直接測(cè)的電壓可以認(rèn)為就是電源的電動(dòng)勢(shì) 呢？（版畫電路如右圖）一這是因?yàn)楦呻姵氐膬?nèi)阻通常不是很大，尤其是新電池，其內(nèi)阻只_有零點(diǎn)幾歐姆，在電源直接接大電阻的伏特表時(shí)

7、，通過電源內(nèi)部的電流極小，所以 內(nèi)電壓接近于零，外電壓就約等于電動(dòng)勢(shì)了。可見，對(duì)內(nèi)電阻是可以使用歐姆定律 的，它與外電阻也在分壓。但用舊了的干電池電動(dòng)勢(shì)雖然不會(huì)改變，內(nèi)電阻卻會(huì)越來越大。同樣的連接 下，內(nèi)電壓越大，外電壓就相應(yīng)減小了。因此我們經(jīng)?？梢允褂秒妷罕頊y(cè)外電壓的 方法來檢測(cè)電池的新舊程度。如果一節(jié)干電池的接伏特表時(shí)顯示1.0V的電壓，就說明它已經(jīng)舊的不能用了。不過在一般電路的使用中，可以認(rèn)為電路中的電源有固定的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。3. 閉合電路歐姆定律：在前面我們已經(jīng)看到電源的電動(dòng)勢(shì)總是等于內(nèi)外電壓之和：E=U外+ U內(nèi)。如果外電路也是純電阻電路。也符合歐姆定律。設(shè)這個(gè)電路的電流為I，我們

8、就可以推出： 由于U外=IR , U內(nèi)=Ir，那么E=IR + Ir，電流I=E/ （ R+ r），這就是閉合電路 的歐姆定律。板書：3、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容：閉合電路中的電流和電源電動(dòng)勢(shì)成正 比，和電路的內(nèi)外電阻之和成反比。表達(dá)式為l=E/ （ R+ r）。（閉合電路歐姆定律只適用于外電路也是純電阻的情況。）*心從這個(gè)表達(dá)式可以看出，在電源恒定時(shí)，電路中的電流隨電路的外電阻變化 而變化；當(dāng)外電路中的電阻是定值電阻時(shí)，電路中的電流和電源有關(guān)。教師：一般電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為是不變的。那么外電 阻R的變化，就會(huì)引起電路中電流的變化，繼而引起路端電壓U、輸出功率P、電源效率n等

9、的變化。我們就可以通過對(duì)這些變化量比如路端電壓U、干路電流I的測(cè)量來測(cè)量出恒定不變的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。例題：教科書P71/例KR鞏固練習(xí)手冊(cè) P76/1、2，書P72/2來源4. 幾個(gè)重要推論(1)路端電壓U隨外電阻R變化的規(guī)律 板書：2.幾個(gè)重要推論(1)路端電壓U隨外電阻R變化的規(guī)律演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示電路中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片，觀察電流表和電壓表的示數(shù)是如何隨R變化？教師：從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，隨著電阻R的增大，電流I逐漸減小，路端電壓U逐漸增大。 大家能用閉合電路的歐姆定律來解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎？學(xué)生：因?yàn)镽變大，閉合電路的總電阻增大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，I=E/(R+ r)，電路中的總電流減

10、小，又因?yàn)閁=E Ir，則路端電壓增大。教師：正確。我們得出結(jié)論，路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小 而減小。一般認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)是不變的，初中我們認(rèn)為電路兩端電壓是不變的，應(yīng)該是有條件 的，當(dāng) 甘無窮大時(shí)，r/R t0,外電路可視為開路， I t0,根據(jù)U=EIr，則U=E，即當(dāng)外電路斷開時(shí)，用電壓表直接測(cè)量電源兩極電 壓，數(shù)值等于電源的電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)R減小為0時(shí)，電路可視為短路，I=E/r為短路電流，路端電壓U=0t板書：4、路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小。開路時(shí)，R r, r/R=O , U=E 短路時(shí)，R=0, U=0b例：手冊(cè)P74/例1(2)電源的輸出

11、功率P隨外電阻R變化的規(guī)律。教師：在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源(即E、r是定值)向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率P=IU=I2R,又因?yàn)镮=E/ ( R+ r)，所以 P=E/ (R+ r) 2R=ER/ (R2+2Rr+r2)=E2R/ (R r) 2+ 4Rr=E 2/ ( R r) 2/R + 4r，當(dāng) R=r時(shí)，電源有最大的輸出功率 Pm=E2/4r 。我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線，如圖4所示。E、r是定值)向變化的板書：5、在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源(即 夕卜電阻供電時(shí)，輸出的功率有最大值。下面我們看一道例題。例：如圖5所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)電阻為r,

12、 R0是定值電阻?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片，(1)使定值電阻上消耗的功率最大，則滑動(dòng)變阻器的阻值R是多少？（ 2）使滑動(dòng)變阻器上消耗的功率最大，則滑動(dòng)變阻器的阻值R是多少？本題需要注意的是第（1問中，求定值電阻的輸出功率的最大值時(shí)，應(yīng)用公式P=I2Rq，當(dāng)I最大時(shí)，P最大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，只有滑動(dòng)變阻器的阻值最小時(shí)，I有最大值。即R=（時(shí)，Rq上消耗的功率最大。第（2）問中，可以把Rq等效為電源的內(nèi)電阻，禾U用剛才的推論，如果R R0+r，當(dāng)R=RQ+時(shí)滑動(dòng)變阻器上消耗的功率最大；如果 Rv R）+r，滑動(dòng)變阻器的阻值取最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器上消耗的功率最大。教師：當(dāng)輸出功率最大時(shí)，電源的效率是否也最大呢？教師：有電路中電源的總功率為 IE，輸出的功率為IU，內(nèi)電路損耗的功率為l2R,則電源的效率為 n =IU/IE=U/E=R/ （ R+ r）,當(dāng)R變大， n也變大。而當(dāng)R=r時(shí)，即輸出功率最大時(shí)，電源的效率是50%板書：6、電源的效率 n隨外電阻R的增大而增大。5. 課堂小結(jié)（1）在使用閉合電路的 歐姆定律時(shí)，要注意它的適用條件是外電路是純電阻電路。（2）對(duì)閉合電路中，路端電壓、輸出功率等隨外電阻變化的規(guī)律，要學(xué)會(huì)用公式法和圖線法去分析