2022年《研究閉合電路》教案

1、2.3 爭論閉合電路 一、教學(xué)目標(biāo)（一）學(xué)問目標(biāo) 1、知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓；2、懂得閉合電路歐姆定律的公式,懂得各物理量及公式的物理意義,并能嫻熟地用來 解決有關(guān)的電路問題；3、知道電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和；4、懂得路端電壓與電流或外電阻 的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、運算有關(guān)問題；5、懂得閉合電路的功率表達式； 6 、懂得閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情形；（二）才能目標(biāo) 1、培育同學(xué)分析問題才能,會用閉合電路歐姆定律分析外電壓隨外電阻變化的規(guī)律；2、懂得路端電壓與電流（或外電阻）的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達和圖線表達,并能用來

2、分析、運算有關(guān)問題；3、通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻轉(zhuǎn)變規(guī)律,培育同學(xué)用多種方式分析問題能 力；（三）情感目標(biāo) 1、通過外電阻轉(zhuǎn)變引起電流、電壓的變化,樹立同學(xué)普遍聯(lián)系觀點；2、通過分析外電壓變化緣由,明白內(nèi)因與外因關(guān)系；3、通過對閉合電路的分析運算,培育同學(xué)能量守恒思想觀點；二、教學(xué)思路1、電源電動勢的概念在高中是個難點,是把握閉合電路歐姆定律的關(guān)鍵和基礎(chǔ),在處理電動勢的概念時, 可以依據(jù)教材, 采納不同的講法從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負(fù)極將正電荷運輸?shù)秸龢O,克服電場力做功, 非靜電力搬運電荷在兩極之間產(chǎn)生電勢差的大小, 反映了電源做功的本事,由此引出電動勢的概念；也可以按

3、本書實行爭論閉合電路中電勢升降的方法,給出電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和的結(jié)論教學(xué)中不要求論證這個結(jié)論教材中給出一個比如（兒童滑梯）,幫忙同學(xué)接受這個結(jié)論需要強調(diào)的是電源的電動勢反映的電源做功的才能,它與外電路無關(guān),是由電源本生的特性打算的電動勢是標(biāo)量,沒有方向,這要給同學(xué)說明,假如同學(xué)程度較好,可以向同學(xué)說明,作 為電源,有正負(fù)極之分,在電源內(nèi)部,電流從負(fù)極流向正極,為了說明問題便利,也給電動 勢一個方向,人們規(guī)定電源電動勢的方向為內(nèi)電路的電流方向,即從負(fù)極指向正極2、路端電壓與電流（或外電阻）的關(guān)系,是一個難點期望作好演示試驗,使同學(xué)有明確的感性熟識, 然后用公式加以說明路端電壓與電流

4、的關(guān)系圖線,可以直觀地表示出路端電壓與電流的關(guān)系,務(wù)必使同學(xué)熟識這個圖線同學(xué)應(yīng)當(dāng)知道,斷路時的路端電壓等于電源的電動勢因此,用電壓表測出斷路時的路端電壓就可以得到電源的電動勢在考慮電壓表的內(nèi)阻時,期望通過第五節(jié)的 “ 摸索與爭論”,讓同學(xué)自己解決這個問題3、最終敘述閉合電路中的功率,電源供應(yīng)的電能,一部分消耗在內(nèi)阻上,其余部分輸出到外電路中三、重點、難點分析（一）重點：1、電動勢是表示電源特性的物理量 2、閉合電路歐姆定律的內(nèi)容；3、應(yīng)用定律爭論路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律（二）難點：1、閉合回路中電源電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和2、短路、斷路特點 3、應(yīng)用閉合電路歐姆定律

5、爭論電路中的路端電壓、電流強度隨外電阻變化的關(guān)系四、教學(xué)過程設(shè)計（一）電動勢老師引導(dǎo)： 同學(xué)們都知道,電荷的定向移動形成電流那么,呢？同學(xué)回答：導(dǎo)體中有自由移動的電荷,導(dǎo)體兩端有電勢差老師：這兩個條件能不能形成恒定的電流？同學(xué)：不能；老師：要形成恒定的電流需要什么條件？同學(xué)：導(dǎo)體兩端有恒定的電勢差；老師：怎樣才會有恒定的電勢差？同學(xué)：導(dǎo)體兩端加上一個電源；老師：從能量轉(zhuǎn)化觀點分析,電源是怎樣的一種裝置？導(dǎo)體中形成電流的條件是什么同學(xué)：電源是一種能夠不斷把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置（課件板書）；老師：電源有哪幾種？同學(xué)：干電池、蓄電池、鋰電池 老師：這些不同的電源,它們兩極間的電壓相同嗎？同學(xué)

6、：不相同；老師：你們怎么知道不相同呢？同學(xué)：電池上面有標(biāo)示（或者憑體會,或者同學(xué)不語）老師： 沒有親自實踐過,不能輕易地下結(jié)論；今日我拿了幾種不同的電源,我們一起來實際測一測,究竟這些電源兩極間的電壓是否相同；試驗演示：1、展現(xiàn)各種干電池（1 號、 5 號、 7 號）,老師：電源有了,怎么測呀？同學(xué)：用電壓表測；老師：電壓表兩接線柱直接接電源兩極？這樣做要留意什么？（正負(fù)極的接法）在測量之前我們先請幾位同學(xué)看一下電池的標(biāo)示,然后進行測量；結(jié)果： 不同型號的干電池的電壓都是 1.5v；2、展現(xiàn)蓄電池、鈕扣電池,手機鋰電池；老師：這些電源兩端的電壓仍是不是1.5v 呢？我們同樣來測一下；結(jié)果： 不

7、同的電源,兩極間的電壓不同結(jié)論：同種電源用電壓表測量其兩極間的電壓是相同的,不同種類的電池用電壓表測量其兩極間的電壓是不同的這個電壓由電源本身性質(zhì)打算,為了表示電源本身的這種特性,物理學(xué)中引入了電動勢的概念板書： 電動勢：電源的電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時其兩極間的電壓；用字母 E 表示,單位是：V 電源的電動勢由電源本身性質(zhì)打算；一般電池上面的規(guī)格標(biāo)示指得就是電源的電動勢；物理意義：描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本事大小的物理量；知道了電動勢的概念,接下來我們來看這樣一個電路出示電路板一： （E1為一節(jié)干電池和 E2為一節(jié) 9v 電池）老師：在這個電路中,電壓表讀出的是什么？同學(xué)

8、：電源電動勢老師：我將開關(guān)分別撥向1 和 2,你們讀出E1 和 E2 的電動勢；E21 S V 2 同學(xué)： E1 =1.5v, E2=9v E1老師：將電壓表換成小燈泡,開關(guān)接1 時,小燈泡很亮,問同學(xué),開關(guān)接2 時,會發(fā)生什么情形？同學(xué)：更亮或者燒毀！老師：事實是這樣嗎？我們來看一下；（把開關(guān)接2）現(xiàn)象 ：小燈泡非但沒有燒毀,仍不如接1 時亮；同學(xué)很奇怪老師：是不是很古怪？我們學(xué)了今日的學(xué)問以后就能說明這個現(xiàn)象了；（二）閉合回路的歐姆定律出示下面的電路：老師：開關(guān) S閉合前與閉合后伏特表的讀數(shù)有變化嗎？同學(xué)：沒有 /有；老師：我們再來實踐一下；現(xiàn)象：開關(guān)閉合前與閉合后伏特表的讀數(shù)發(fā)生了明顯的

9、變化；老師： 上面的試驗中,開關(guān)閉合后,電源兩極間的電壓下降了,那么削減的電壓哪去了呢？這就要分析電壓表在開關(guān)閉合前后測的是誰兩端的電壓？當(dāng)開關(guān)斷開時,伏特表測的是電源的電動勢,但是當(dāng)開關(guān)閉合時,伏特表測的是 什么 R兩端的電壓與電源的電動勢不一樣呢？R兩端的電壓（電動勢的定義）；那為其實,這個閉合回路可分為內(nèi)、外電路兩部分,電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路,電源外部的叫外電路；外電路上有電阻,這個電阻叫外電阻,用R表示；內(nèi)電路上即電源內(nèi)部也有電阻,這個電阻叫內(nèi)電阻,簡稱內(nèi)阻,用阻值為 r 的電阻串聯(lián)；如下圖：r 表示；所以內(nèi)電路相當(dāng)于一個沒有內(nèi)阻的電源和一個這樣的話整個電路是怎么樣了呢？整個電路是外電阻

10、R與內(nèi)阻 r 的串聯(lián)電路；這樣的話電源電動勢E 與外電路電壓U 外和內(nèi)電路電壓U內(nèi)之間存在什么樣的關(guān)系？同學(xué)：外電路的電壓與內(nèi)電路的電壓加起來應(yīng)當(dāng)?shù)扔陔娫措妱觿荩焕蠋煟嚎偨Y(jié)的很好；寫成公式就是：E=U外+U內(nèi)由于：U 外=I外 R 跟內(nèi)外電U內(nèi)= I內(nèi) r 并且串聯(lián)電路中電流相等,即I外 =I內(nèi) =I所以：E= I外 R + I內(nèi) r =IR+r 進一步可改寫成：IREr老師： 這就是閉合回路的歐姆定律；即閉合回路中的電流跟電源的電動勢成正比,阻之和成反比；（板書 ）例題 1：右圖中, R1=14 歐, R2=9 歐,當(dāng)開關(guān)S切換到位置1 時,電流表的讀數(shù)為I1=0.2A；當(dāng)開關(guān) S 切換到位

11、置2 時,電流表的讀數(shù)為I 2=0.3A ,求電源的電動勢E 和內(nèi)阻 r ；解：依據(jù)閉合電路歐姆定律可列出方程： E=I 1R1+I 1r E=I 2R2+I 2r 消去 E,得到 r=（I1R1- I 2R2） / （I 1- I 2）=1 歐 將 r 帶入上面任意一式可得：E=3v 老師：一般的,給定電源的電動勢和內(nèi)阻不會變,但是外電阻可以轉(zhuǎn)變,當(dāng)外電阻變化時,外電路兩端的電壓以及電路中的電流會怎樣轉(zhuǎn)變呢？接下來我們就來爭論這個問題（三）路端電壓與負(fù)載的關(guān)系 外電路兩端的電壓我們一般稱為路端電壓；電源加在負(fù)載 （用電器） 上的有效電壓就是 路端電壓,因此爭論路端電壓與負(fù)載之間的關(guān)系具有實際

12、意義；如圖：連接電路圖,轉(zhuǎn)變滑動變阻器的阻值,觀看路端電壓和電流怎樣隨外電阻變化而變化；現(xiàn)象：當(dāng)外電阻變大時,電流減小,路端電壓變大；當(dāng)外電阻變小時,電流變大,路端 電壓變??；數(shù)學(xué)推導(dǎo)： I=E/ （R+r）,當(dāng) R增大時, I 減小；當(dāng) R減小時, I 增大； U 外=E-Ir ,當(dāng) R增大時, U 外增大；當(dāng) R減小時, U外減??；假如我們要用圖像來表示這個關(guān)系的話,應(yīng)當(dāng)怎樣畫這個圖像？同學(xué)活動：畫出路端電與電流之間的關(guān)系圖,一位同學(xué)到黑板畫；是一條向下傾斜的直線；從圖像中我們可以看出什么：同學(xué)：路端電壓隨電流的增大而減小；老師：直線與縱軸、 橫軸的交點分別代表什么含義？直線的傾斜程度呢？

13、同學(xué) 1：直線與縱軸的交點表示電源的電動勢；老師：此時的外電阻無窮大,即外電路是斷開的；這也是我們測量電源電動勢的原理；同學(xué) 2：直線與橫軸的交點表示路端電壓為0 時的電流；E2E11 S V 老師：此時外電阻為0,即外電路是短路的；所以這個電流叫短路電流； I=E/r ,一般電源的內(nèi)阻比較小,像鉛蓄電池的2 內(nèi)阻只有 0.005-0.1,干電池的內(nèi)阻一般也不超過1,因此短路電流很大；電流太大會燒壞電源,好可能引起火災(zāi),因此肯定不答應(yīng)將電源兩端用導(dǎo)線直接連起來；同學(xué) 3：直線的傾斜程度代表電源的內(nèi)阻r ；短老師：我們可以利用圖像運算電源的內(nèi)阻：r=E/I學(xué)到這里,我們就可以來說明前面的現(xiàn)象了；由于 E1的內(nèi)阻小,所以內(nèi)電壓就小,小燈泡兩端電壓接近電源電動勢,而 E2的內(nèi)阻很 大,所以內(nèi)電壓較大,而小燈泡兩端的電壓反而較??；例題 2：如下圖所示：逐一閉合開關(guān),燈泡的亮度會不會發(fā)生變化？（同學(xué)爭論）說明： 隨著燈泡的接入,外電路的總電阻變小,導(dǎo)致外電路的電壓減小,流過每盞電燈的電流 I=U/R L變小,所以電燈變暗；（四）閉合回路中的功率IE=IU外+IU 內(nèi),這個式子的每老師：依據(jù)E=U外+U 內(nèi),假如兩邊同時乘以電流,就得到依據(jù)一項代表什么物理意義呢？同學(xué)：分別表示電源供應(yīng)的功率、外