第一篇:《電源的電動勢和內阻 閉合電路歐姆定律》教學設計
《電源的電動勢和內阻 閉合電路歐姆定律》
教學設計
一、教學目標
知識與技能
(1)知道電動勢的概念,知道電動勢等于電源未接入電路(電源開路)時兩極間的電壓。
(2)知道電源的電動勢等于內、外電壓之和。
(3)理解閉合電路歐姆定律及其公式,并能用來解決相關問題。
過程與方法
(1)通過“探究電源是否有內阻”和“研究內、外電壓之間的關系”的實驗,感悟探究物理規律的科學思路和方法;
(2)通過閉合電路歐姆定律解決一些實際問題,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。情感態度與價值觀
(1)通過本節的學習活動,鼓勵學生勇于探究與日常生活相關的物理問題
(2)通過探究活動,培養學生嚴謹的科學態度和合作精神
二、教學重點
1、理解電動勢的物理意義
2、對閉合電路歐姆定律的理解和應用
3、探究過程,培養學生的科學思想和方法
三、教學難點:
1、閉合回路中電源電動勢等于電路上內、外電壓之和
四、教學方法
啟發式教學,探究式教學法,實驗教學法
五、教學用具
電源、開關、小燈泡、滑動變阻器、電壓表、化學電池、導線若干、多媒體、實物投影、學案
六、教學過程:
【演示實驗】【提出問題】
兩個相同的小燈泡分別接在兩節電池上,亮度不一樣,請思考一下:小燈泡亮度微弱的可能原因?請大家根據生活常識和初中所學的知識分析一下。【提問】
根據初中所學的知識,電源兩端電壓不變,小燈泡亮度微弱,說明電流小了,電壓相同,電流小,那說明電阻大,而這里只可能是電源引起的,說明電源可能有電阻。接下來,我們就先來具體研究電源。
一、電源
我們首先來看下,電源是什么呢?
圖1
圖2
圖3
這是初中學習的電路的一部分(圖1),小燈泡不會發光,因為沒有電源,也就是大家初中經常所說的沒有電壓(也就是沒有電勢差),而有電壓的東西很多,比如說大家學習的電容器,充滿電后兩極板間就有電壓,將電容器接到小燈泡上,小燈泡是否會發光呢?
電容器接上后,電子會發生定向移動,與正電荷中和,兩極板上電荷量要減少,根據電容器知識,電量減少,電壓就會減少,而且不止是一個電荷要中和,其他電荷也要中和,所以,即使小燈泡連上去,小燈泡也不會亮(最多亮一下),那電容器能成為電源嗎?【提問】
電容器因為不能持續提供電流而不能當作電源,怎樣才能將這個裝置轉化成電源呢?
若有一個裝置,可以講中和掉的正負電荷不斷分開,以增加兩極板上的電荷量,從而保持電壓不變,這個裝置就能當作一個電源。為什么自然狀況下不行呢?我們來看,兩極板間電場方向向右,而負電荷受到的電場力方向向左(圖4),自然狀態下,電荷不會向右運動,就像我們生活中一樣,俗話說“人往高處走,水往低處流”,要想把水從低處抽往高處,經常用到抽水機(圖5),在將水從低處抽往高處的過程中,需要消耗電能,克服水的重力做功,轉化成水的重力勢能,那對比一下,在電子從征集移向負極的過程中,電子的什么能增加了呢?(電勢能)增加的電勢能是哪里來的呢?如果是化學電池,就是化學能轉化為電勢能,如果是核電站,就是原子能轉化為電勢能,所以從能量轉化的角度,電源就是一個將其他形式的能轉化為電勢能的裝置。
1、電源
定義:將其他形式的能轉化為電勢能的裝置。
生活中有很多電源,比如說,衛星上經常用太陽能電池,鐘表上,經常用圖4
圖5
5號干電池,電瓶車上常用的鉛酸蓄電池,我們選擇這些電池是根據我們的能量需要的,也就是說,不同的電源將其它形式的能轉化為電勢能的本領是不一樣的,為了描述這個本領,在物理中,用電動勢來表示該本領。
2、電動勢
圖6(1)用來表示電源將其他形式的能轉化為電勢能本領大小的物理量。電動勢越大,表明電源把其他形式的能轉化為電勢能的本領越大。(2)大小:等于電源未接入電路(電源處于開路)時兩極間的電勢差,用字母E表示。
(3)注意:電源上標的電壓指的是電源的電動勢,一般是不會變化的!
知道了電源的基本知識,接下來,我們來看,電源真的有電阻嗎?我們看這個實驗,將滑動變阻器并聯在的電源上,在變阻器兩端并聯電壓表,電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓,根據我們初中的知識,滑動變阻器兩端的電壓等于電源電壓,改變滑片的位置,電壓表示數不變,是否真的是這樣呢?老師這里準備了一套實驗器材,線路我已經連接了一部分,我們請一個同學來連接剩下的線路,并進行操作。【學生進行實驗】
從實驗中,我們可以看出,當滑動變阻器阻值減小的時候,變阻器
兩端電壓減小,而減少的這部分電壓,只可能是電源拿走了,因此,電 源有電阻。
3、電源的內阻
電流通過電源內部,電源內部也是一段電路,也有電阻,它被稱為
電源的內電阻,簡稱內阻。常用r表示。
圖7 用導線把電源、用電器連成一個電路,稱為閉合回路,我們把電源外部的用電器和導線構成外電路。把電源內部稱為內電路,既然電源有內阻,電流流過電源內部時,內阻上就有電壓,我們稱為內電壓,外電路上的電壓稱為外電壓,也叫做路端電壓,路端電壓很好測量,那內電壓呢?
我們這里的兩種都不能夠進行內電壓的測量,老師這里給大家介紹一種可以測量內電壓的裝置——化學電池,首先我們看下實驗的原理圖(圖10),它的正極是鋅板,負極是鉛板,里邊是稀硫酸,它的內部是開放的,用兩個探針分別靠近電源的正負極,連接電壓表就可以得到內電壓,探針要離極板足夠近,注意的是,電流在電源外部由正極流向負極,在電源內部由負極流向正極。通過滑動變阻器改變外電壓,這是實驗儀器。圖8
圖9
圖10
圖11
圖12
這個實驗較為復雜,老師事先連接好了,下面我將進行實驗,請一個同學來讀數,另一個同學來記錄一下,下邊的同學請在學案上記錄內外電壓的讀數。【實驗操作】
請大家觀察所記錄的數字,看下內外電壓有什么關系呢?【提問】
從大家記錄的數據可以看出,當外電壓減小的時候,內電壓增大,且
內、外電壓之和為定值,那大家猜測一下,這個定值等于什么呢?(學生很可能回答電動勢)【進行測量】大量的實驗和理論證明,內外電壓之和等于電動勢,即Ur+U路=E。
現在我們知道了電流流過閉合回路時,內、外電壓的關系,那么,閉合回路中的電流如何計算呢?我們先看一個大家熟悉的電路(圖12),大家先看下這個電路的電流如何計算。I=U/R,我們計算時用到的原理是歐姆定律,我們來回顧下歐姆定律的內容。【提問】那今天我們知道,電源有內阻,我們又該如何計算呢?I=E/(R+r)。這個式子
圖12
圖13
就是我們要學習是下一個內容—閉合電路歐姆定律的表達式,請大家對比歐姆定律,嘗試著用文字描述一下呢【學生表述】
二、閉合電路歐姆定律
1、內容:在外電路為純電阻的閉合回路中,電流的大小跟電源的電動勢成正比,跟內、外電路的電阻之和成反比
2、表達式:I?E R?r3、適用條件:外電路是純電阻電路
接下來我們來看下閉合電路歐姆定律如何應用,首先,請大家嘗試著用解釋我們課前的實驗,電池用舊了,內阻會變得很大
我們再看另一個教材上的實驗,請大家嘗試理論分析一下,一次閉合開關,小燈泡亮度會如何變化【提問】【進行實驗,驗證猜想】
圖14 接下來,我們來練習一下公式的運用
例題:如圖所示電路,電源電動勢為1.5V,內阻為0.12Ω,外電路的電阻為1.38Ω,求電路中的電流和路端電壓。
練習:在如圖所示的電路中,R1=14Ω,R2=9Ω,當開關S切換到位置1時,電流表的示數為I1=0.2A;當開關S切換到位置2時,電流表的示數為I2=0.3A,求電源電動勢E和內電阻r。
【本課小結】
【課后探究】若給你一個電壓表、一個電阻箱、導線若干、開關,如何測量一節干電池的電動勢和內阻?
七、板書設計:
§2.4電源的電動勢和內阻 閉合電路歐姆定律
一、電源
1、電源
2、電動勢
(1)定義(2)大小(3)注意:
3、電源的內阻
二、閉合電路歐姆定律
1、內容:
2、表達式
3、適用條件
第二篇:《電源電動勢和內阻閉合電路歐姆定律》同步練習1
《電源電動勢和內阻閉合電路歐姆定律》同步練習1
《電源的電動勢和內阻
閉合電路
歐姆定律》同步練習
知識點一
電源及電動勢
1.下列關于電源的說法中,正確的是
().
A
電源向外提供的電能越多,表示電動勢越大
B
電動勢表示電源將單位正電荷從負極移送到正極時,非靜電力所做的功
C.電源的電動勢與外電路無關
D
.在電源內從負極到正極電勢的升高等于
E
解析
電源向外提供的電能除與電動勢有關外,還與輸出的電流、通電的時
間有關.所以電源向外提供的電能多,并不意味著電源的電動勢一定大,例如,一個電動勢較小的電源,如果長時間向外供電,照樣可以提供較多的電能;
一個
電動勢較大的電源,如果沒有工作,即沒對外供電,則它根本不向外提供電能.故
選項A的說法錯誤、選項
D
也錯誤,故選
B、C
兩項.答案
BC
2.關于電動勢,下列說法中正確的是
().A
.在電源內部把正電荷從負極移到正極,非靜電力做功,電能增加
B
.對于給定的電源,移動正電荷非靜電力做功越多,電動勢就越大
C.電動勢越大,說明非靜電力在電源內部把單位正電荷從負極向正極移送
做功越多
D
.電動勢越大,說明非靜電力在電源內部把正電荷從負極向正極移送電荷
量越多
解析
電源是將其他能量轉化為電能的裝置,在電源內部把正電荷從負極移
到正極,非靜電力做正功,電能增加,因此選項
A
正確.電源電動勢是反映電源
內部其他形式能轉化為電能的能力強弱的物理量,電動勢在數值上等于非靜電力
把單位正電荷從電源負極移到正極所做的功,不能說電動勢越大,非靜電力做功
越多,也不能說電動勢越大,被移送的電荷量越多,所以選項
C
正確.答案
AC
知識點二
閉合電路歐姆定律的應用
3.某電池當外電路斷開時,路端電壓為
V,接上
Q的負載電阻后其路端
電壓降為
2.4
V,則可以判定該電池的電動勢
E
和內電阻
r
分別為
()
A
.E
=
2.4
V,r
=
Q
C
.E
=
2.4
V,r
=
Q
D
.E
=
V,r
=
Q
解析
外電路斷開時,U
二
E
=
V
U_
E
接上
Q的電阻后,1=
R
=
0.3
A,R、=
I
=
Q
所以
r
=
R
總
一
R
=
Q.答案
B
圖
2-4-
4.如圖
所示電動勢為
V的電源跟一個阻值
R=
Q的電阻接成閉
合電路,測得電源兩端電壓為
1.8
V,求電源的內電阻.解析通過電阻
R的電流為
E
U
1.8
由閉合電路歐姆定律
E=
U
+
Ir,得電源內電阻
r
=
I
=
0.2
Q=
Q.答案
Q
5.電動勢為
E=
V的電源與一電壓表和一電流表串聯成閉合回路.如果
將一電阻與電壓表并聯,則電壓表的讀數減小為原來的3,電流表的讀數增大為
原來的3
倍.求電壓表原來的讀數.解析
設電源和電流表內阻之和為
r,電壓表原來的讀數為
U,電流表原來的讀數為
I,一電壓表和一電流表串聯時,由閉合電路歐姆定律得:
E=
U
+
Ir;
當一電阻與電壓表并聯時,由閉合電路歐姆定律得:
E=
U
+
3Ir,兩式聯立得
E
=
U,所以
U
=
E
=
x
V
=
V.答案
V
知識點三閉合電路的動態分析
6.如圖
2-412
所示的電路中,R
i
和
R
是定值電阻,在滑動變阻器
R的滑動
片
P
從下端
a
逐漸滑到上端
b的過程中,電阻
R
i
上消耗的電功率
()
.1
----
------
T
討
M
u
圖
A
一定是逐漸減小
B
有可能逐漸減小
C.有可能先變小后變大
D
一定是先變小后變大
解析
R
i
為定值電阻,由
P
i
=
I
R
i
可知
R
i
消耗功率由干路電流
I
決定,而干路
電流的變化則由
R、R
部分電路總電阻變化引起,設該部分的總電阻為
R
P,則
(R
aP
+
R
2)R
pb
R
P
=
R
aP
+
R
+
R
Pb
由極限定理可得:R
aP
+
R
+
R
pb
=
R+
R
=定值
當(R
ap
+
R
2)
=
R
Pb
時,(R
ap
+
R
2)
R
pb
=最大值
此時
R
P
最大.討論:若
RR
2,則
P
在向上移動過程中,R
p
定減小.E
由閉合電路歐姆定律
I
=
r
+
R
+
R
P
定增大,R
i
消耗的功率變大.若
RR
2,則
P
在向上移動過程中,R
p
先變大,當取得最大值后,R
P
再減小,這樣回路中電流先變小,再變大,R
i
消耗的功率也先變小,再變大.答案
C
7.如圖
i3
所示,經過精確校準的電壓表
V
i
和
V
2,分別用來測量某線
路中電阻
R
兩端
a、b
間的電壓時,讀數依次為
i2.7
V
和
i2.3
V,貝
U
().圖
i3
A
.a、b
間的實際電壓略大于
i2.7
V
B
.a、b
間的實際電壓略小于
i2.3
V
C.電壓表
V
i的內阻大于
V
2的內阻
D
電壓表
V
i的內阻小于
V
2的內阻
解析
并聯電壓表使電路總電阻減小,電流增大,故
a、b
兩端電壓比實際電
壓要小,且電壓表內阻越大,測量值越大,越接近實際電壓.答案
AC
圖
2-4-
8如圖
所示的電路中,滑動變阻器的滑片
P
從
a
滑向
b的過程中,三只理想電壓表的示數變化絕對值分別為
A
U
i
A
U
2、A
U
3,下列各值可能出現的是
()
A
.A
U
i
=
V、A
U
=
V、A
U
=
V
B
.A
U
i
=
V、A
U
=
V、A
U
=
V
C.A
U
=
0.5
V、A
U
V、A
U
=
1.5
V
D
.A
U
0.2
V、A
U
V、A
U
0.8
V
解析
由電路連接關系可知,A
U
A
U
+A
U
.這是由于
R
ab
變小,電壓表
V
示數減小,而電壓表
V
示數變大,V
示數應為
V
1、V
兩值之差,V
2、V
兩表中
V
變化大,故
B、D
項正確.答案
BD
I
綜合提升
II
\
n/
I
圖
2-4-
9.在科技活動中某同學利用自制的電子秤來稱量物體的質量,如圖
2-4-
所示為電子秤的原理圖,托盤和彈簧的電阻與質量均不計.滑動變阻器的滑動
端與彈簧上端連接,當托盤中沒有放物體時,電壓表示數為零.設變阻器的總電
阻為
R,總長度為
l,電源電動勢為
E,內阻為
r,限流電阻的阻值為
R
o,彈簧勁度
系數為
k,不計一切摩擦和其他阻力,電壓表為理想表,當托盤上放上某物體時,電壓表的示數為
U,求此時稱量物體的質量.解析
設托盤上放上質量為
m的物體時,彈簧的壓縮量為
x,由題設知
mg=
k
mg
x,得
x=
T①
E
由全電路歐姆定律知
I
=
R
+
R
o
+
r②
Rx
U
=
IRZ
=
IT
③
kl
(R
o
+
R+
r)
聯立①②③求解得
m=
RgE
U.kl
(R
o
+
R+
r)
答案
RgE
U
圖
2-4-
10.如圖
2-4-
所示,電源電動勢
E
=
V,內電阻
r
=
0.5
Q,電阻
R
i
=
5.0
Q、R
=
3.5
Q、R
=
6.0
Q、R
=
3.0
Q,電容
C=
2.0
卩
F
當電鍵
K
由與
a
接觸到
與
b
接觸通過
R
s的電量是多少?
解析
K
接
a
時,E
U
c
=
U
i
=
R
i
+
R
+「
「R
i
=
V
此時電容器帶電量
Q
c
=
CU
i
=
x
C
K
接
b
時,E
U
c
“
=
U
=
R
+
R
+
r
R
=
3.5
V
此時電容器帶電量
Q
c
“
=
CU
L
0.7
x
C
流過
R
3的電量為
=
Q
C
+
Q
C
“
=
1.7
x
C
11.答案
1.7
x
C
廠
ft
圖
2-4-17
用
臺
E
=
240
V,r=
Q的小發電機給一幢樓房供電,輸電線干路電阻
r
導
二
Q,樓房內部導線電阻不計,今在干路上串聯滑動變阻器用以調節送到宿舍的電壓,從而保證電燈始終正常發光,如圖
2-4-17
所示,若所裝燈泡為“
220
V
W',貝
U
:
⑴最多可以裝多少盞電燈?
(2)為了保證不論開多少盞電燈,變阻器都能調節燈泡正常發光,變阻器
R的總阻值至少應多大?
解析
本題考查閉合電路的歐姆定律.(1)根據閉合電路的歐姆定律,電源
P
電動勢等于內、外電路電壓之和:E=
U
+
I(r
導
+
r)=
U
+
nu(r
導
+
r),240=
220+
220
(1
+
1)n,n=
22(盞).(2)為了保證不論開多少盞電燈,電燈都能正常發光,只要干路上串聯一只
滑動變阻器就能保證電燈正常發光,此時滑動變阻器的阻值就是此題的解:
當裝
P
盞電燈時電阻
R
最大
E=
U
+
U(r
導
+
r
+
R),所以
R=
Q.答案見解析
第三篇:測電源的電動勢和內阻的教學反思
測電源的電動勢和內阻的教學反思
這是一節操作性很強的實驗課,從實驗的應用價值、原理分析、從電路設計到實際動手實驗獲取實驗數據,從對實驗數據進行處理到得出結論、進行誤差分析,體現了物理實驗中理性思維的魅力及實驗操作技能的重要性,在整個過程中,體現了交流合作的重要性。
本節課我重點安排了實驗的應用價值,實驗原理分析、電路設計及實際動手實驗獲取實驗數據的內容。將對實驗數據進行處理和得出結論、進行誤差分析。安排在第二課時中。
第一課時教學首先從生活中常見的電源導入反映電源性能的物理量——電源的電動勢和內阻,進而導出測電源電動勢和內阻的實際需要及應用價值,體現了物理來源于生活又服務于生活的理念。
接下來復習閉合電路的歐姆定律,為實驗設計做好知識鋪墊。其中推導過程由學生自己完成并展評,體現了學生自主學習的思想,充分挖掘學生的潛能。
在方案設計中學生有不同的方案,但還缺乏交流與討論,缺乏對方案設計的優化選擇,對方案的原理理解的還不是很透徹,這將是下一節課重點分析、優化的內容,也是后續學習中應重點逐步培養的內容。但在本節課中還不宜提出過高的要求。在電路連接及數據采集中大部分同學表現積極,能按電路圖正確選擇并連接實驗器材,完成了采集六組以上數據的實驗任務,為下節處理數據及誤差分析提供了依據。但在實驗過程中也暴露出了不少問題,如:不注意電流表和電壓表接線柱的接法;對單刀雙擲開關連接不熟悉;不會讀電阻箱的示數;數據記錄未設計記錄表格,而是隨手記錄在演草紙上且未與電路圖放在一起,這為下節課時處理數據帶來不便,甚至會一無所獲。
在作業設計中,我重點安排了數據分析與處理。為了完成這一任務,我將數據處理的一些小竅門展示給學生,便于學生參考。但在實際完成時肯定還會存在很多問題,這也是第二課時要重點解決的問題。
實驗方案設計中體現了“百花齊放”的思想,但很多實驗方案是存在較大系統誤差的,不同小組測得的實驗數據正好可以比較、討論,為誤差分析提供了依據。總之,第一課時的教學整體來講是成功的:完成了預定目標、時間把握恰當、學生參與積極、體現了新課程放手讓學生做、重在指導的教學理念,體現了交流與合作。學生受到了一定的實驗技能訓練。但新課程對我來說是第一次,高中的物理對我來說也是第一次,能有這樣的成績實屬不易。
在今后的教學工作中,我還要加強對多媒體在數據處理及物理實驗中的應用。多學習別人的優點,取長補短、不斷進取,爭取為紫陽高中教育事業貢獻更大的力量
第四篇:閉合電路歐姆定律教學設計
一、教學目標
(一)知識與技能
1.理解電動勢的定義,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.知道電源的電動勢等于內、外電路上電勢降落之和。
3.理解閉合電路歐姆定律及其公式,并能熟練地用來解決有關的電路問題。
4.理解路端電壓隨電流(或外電阻)關系的公式表達和圖象表達,并能用來分析、計算有關問題。
5.理解閉合電路的功率表達式,知道閉合電路中能量的轉化。
6.初步掌握電源電動勢和內阻的一些測量方法。
(二)過程與方法
1.通過路端電壓與外電阻的關系實驗探究,培養學生利用“實驗研究,得出結論”的探究物理規律的科學思路和方法。
2.通過研究路端電壓與電流的關系公式、圖象及圖象的物理意義,培養學生應用數學工具解決物理學問題的能力。
3.通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。
(三)情感態度與價值觀
1.通過演示實驗和探究實驗,激發學生求知欲和學習興趣,享受成功的樂趣,體會物理學研究的科學性。
2.通過分析路端電壓與電流(外電阻)的關系,培養學生嚴謹的科學態度,感受物理之美。
3.通過學生之間的討論、交流與協作探究,培養團隊合作精神。
二、教學重點
1.閉合電路歐姆定律。
2.路端電壓與電流(外電阻)關系的公式表示及圖象表示。
三、教學難點
1.電動勢的概念。
2.路端電壓與電流(外電阻)關系。
四、教學思路
《閉合電路歐姆定律》一節是高二物理教材中學生感到較為難以理解的部分,難點在于對電動勢的物理意義的理解,這是掌握閉合電路歐姆定律的關鍵和基礎。
首先,先讓學生感受生活中的一些電源,初步明確電源是將其他形式的能轉化成電能的裝置,讓學生自己用電壓表測量不同類型的電源兩極間的電壓,為引入電動勢的概念作鋪墊。
其次,介紹閉合電路的組成,在內外電路上都有電勢降落,利用類比動畫講解電源內部負極到正極電勢升高的數值等于電路中電勢降落的數值,接著再推導出閉合電路歐姆定律。
再次,讓學生進行探究實驗,探究路端電壓與外電阻(電流)的關系,得出路端電壓與外電阻(電流)的關系,再從理論上進行分析。然后演示電動勢分別為3V和9V(舊)的電源向一個燈泡供電實驗,引發學生學習的興趣,讓學習進行討論,解釋現象原因。
再次,講授閉合電路中的功率,進一步從能量的轉化角度說明電源是將其他形式的能轉化成電能的裝置。
最后,利用兩道例題來應用閉合電路歐姆定律,通過例題2介紹電源電動勢和內阻的測量方法,并適當地延伸拓展,通過課外思考題使學生對電動勢的概念有更深刻的理解。
五、教學方法
1.利用類比、啟發、多媒體等方法進行教學。
2.通過演示實驗、學生實驗探究,分析、討論等方法得出結論。
六、教學用具
不同型號的干電池若干、紐扣電池若干、手搖發電機一臺、手機電池、層疊電池(舊)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干、小燈泡(功率大一些)、示教板電路、教學課件。
七、教學設計理念
物理學是一門實驗科學。本節課在教學過程中,以演示實驗和學生探究實驗為基礎,來創設良好的教學情景,激發學生學習的興趣,引發認知上的沖突,讓學生分享成功的快樂,增強學習的信心和動力。充分發揮多媒體課件的優勢,變抽象為具體,化難為易,縮短每個教學環節的時間,為教學重點的突出,教學難點的突破,發展學生能力創造條件。
八、教學過程
教師活動
學生活動
1.電源
新課引入:展示生活中的一些電源,演示手搖發電機使小燈泡發光和利用紐扣電池發聲的音樂卡片實驗,使學生認識:
電源是把其它形式的能轉化成電能的裝置。
電源不同,結構不同,但有相同的規律。
明確:
干電池、蓄電池是將化學能轉化成電能;
手搖發電機是將機械能轉化成電能。
2.電動勢
1)認識電源的正、負極。
2)要求學生用電壓表測量電池沒有接入電路時兩極間的電壓。
提問:不同類型的干電池兩極間的電壓相同,而類型不同的電池兩極間的電壓不同,此電壓由什么因素決定?
結論:物理上為了表征電源的這種特性,引入電動勢的概念。電源的電動勢在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。
提問:接入閉合電路中情況又怎樣呢?
3)認識閉合電路的組成 外電路,外電阻,外電阻的電勢降落U外,如圖1所示;內電路,內電阻,內電阻的電勢降落U內;在電源內部,由負極到正極電勢升高,升高的數值等于電源的電動勢E。
理論分析表明:電源內部電勢升高的數值等于電路中電勢降落的數值,即電源的電動勢E等于U外和U內之和,E=U外+U內。
如圖2所示,演示兒童滑梯動畫作比喻。
3.閉合電路的歐姆定律
推導:如圖3所示的閉合電路,一邊提問一邊讓學生回答:
流過內電路和外電路的電流的關系?
外電壓和內電壓等于多少?
結論:閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比,跟內、外電路的電阻之和成反比。
學生利用電壓表測量電池兩極間的電壓
學生實驗;
記錄數據;
分析實驗;
回答問題。
學生回答:U外=IR,U內=Ir E=U外+U內=IR+Ir
4.路端電壓跟負載的關系
外電路的電勢降落,也就是外電路兩端的電壓,通常叫做路端電壓。
提問:外電阻變化,可以引起路端電壓的變化,那么路端電壓隨外電阻的變化規律如何呢?
1)用實驗探究路端電壓與外電阻(電流)的關系電路圖如圖4所示。
提問:實驗現象如何?
理論分析:
U=E-Ir
結論:對某個電源來說,電動勢E和內阻r 是一定的。當外電阻增大時,電流減小,路端電壓增大;當外電阻減小時,電流增大,路端電壓減小。
2)路端電壓與電流的關系
提問:路端電壓與電流關系能否用圖象來分析,能否作出U—I圖象?
從圖象中能否得出路端電壓與電流的關系?直線的斜率的絕對值表示什么?
直線與縱軸的交點表示的物理意義?
當外電路斷開時,R→∞,I=0,U風=0,U=E,直線與縱軸的交點表示電源的電動勢。
直線與橫軸的交點表示的物理意義?
當外電路短路時,R=0,U=0,直線與橫軸的交點表示短路時的電流。
提問:一般電源的內阻很小,如鉛蓄電池的內阻只有0.005~0.1Ω,電動勢E=2V,其短路電流是多少?將會出現什么現象?應該怎么辦?
3)演示實驗 如圖6所示裝置的示教板電路,用電壓表測出E1和E2的讀數。
提問:將電壓表換成小燈泡,開關接1時,有什么現象?
開關接2時會發生什么情況?
為什么接2時小燈泡反而更暗?
教師指導學生按電路圖進行實物連線,注意電流表和電壓表的量程和正負極。學生實驗探究記錄現象
回答問題得出結論。
學生作U—I圖象,如圖5所示。
學生回答
學生計算并回答
學生讀數:
E1=3V,E2=9V
現象觀察與猜測 產生疑惑
學生討論
解釋現象
5.閉合電路中的功率
在E=U外+U內的兩端同時乘以電流I,得到 EI=U外I+U內I 提問:上式中U外I、U內I和EI分別表示什么物理意義?EI=U外I+U內I說明了什么?
結論:電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上,轉化為其他形式的能,另一部分消耗在內阻上,轉化為內能。電流的電動勢越大,電源提供的電功率就越大,這表示電源把其他形式的能轉化為電能的本領就越大。
學生回答
得出結論
進一步明確電源是把其它形式的能轉化成電能的裝置。
6.例題
課本中的例題2為我們提供了一種測量電源的電動勢E和內阻r的方法,電路圖如圖7所示。
提問:此方法需要哪些器材?
若無電流表但給你一個電壓表能否測量電源的電動勢E和內阻r?
若沒有二個定值電阻,給你一個電阻箱,能否順利地完成實驗?
簡述方法。
學生回答
學生討論,簡述方法
7.課后思考
在講電動勢時,我們用電壓表測電源兩極間的電壓,這樣測出數值是不是電源的電動勢?
8.小結、作業布置
2008-06-19 人教網
第五篇:《閉合電路歐姆定律》教學設計
第7節
閉合電路歐姆定律
教學目標
(一)知識與技能
1、能夠推導出閉合電路歐姆定律及其公式,知道電源的電動勢等于內、外電路上電勢降落之和。
2、理解路端電壓與負載的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題。
3、掌握電源斷路和短路兩種特殊情況下的特點。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。
4、熟練應用閉合電路歐姆定律解決有關的電路問題。
5、理解閉合電路的功率表達式,知道閉合電路中能量的轉化。
(二)過程與方法
1、通過演示路端電壓與負載的關系實驗,培養學生利用“實驗研究,得出結論”的探究物理規律的科學思路和方法。
2、通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。
(三)情感、態度與價值觀
通過本節課教學,加強對學生科學素質的培養,通過探究物理規律培養學生的創新精神和實踐能力。
教學重點
1、推導閉合電路歐姆定律,應用定律進行有關討論。
2、路端電壓與負載的關系 教學難點
路端電壓與負載的關系
教學過程
(一)引入新課
教師:前邊我們知道電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉化為電能的裝置。只有用導線將電源、用電器連成閉合電路,電路中才有電流。那么電路中的電流大小與哪些因素有關?電源提供的電能是如何在閉合電路中分配的呢?今天我們就學習這方面的知識。
(二)進行新課
1、閉合電路歐姆定律 教師:(投影)教材圖2.7-1(如圖所示)
教師:閉合電路是由哪幾部分組成的? 學生:內電路和外電路。
教師:在外電路中,沿電流方向,電勢如何變化?為什么?
學生:沿電流方向電勢降低。因為正電荷的移動方向就是電流方向,在外電路中,正電荷受靜電力作用,從高電勢向低電勢運動。
教師:在內電路中,沿電流方向,電勢如何變化?為什么? 學生(代表):沿電流方向電勢升高。因為電源內部,非靜電力將正電荷從電勢低處移到電勢高處。
教師:這個同學說得確切嗎? 學生討論:如果電源是一節干電池,在電源的正負極附近存在著化學反應層,反應層中非靜電力(化學作用)把正電荷從電勢低處移到電勢高處,在這兩個反應層中,沿電流方向電勢升高。在正負極之間,電源的內阻中也有電流,沿電流方向電勢降低。
教師:(投影)教材圖2.7-2(如圖所示)內、外電路的電勢變化。
教師:引導學生推導閉合電路的歐姆定律。可按以下思路進行:
設電源電動勢為E,內阻為r,外電路電阻為R,閉合電路的電流為I,(1)寫出在t時間內,外電路中消耗的電能E外的表達式;(2)寫出在t時間內,內電路中消耗的電能E內的表達式;(3)寫出在t時間內,電源中非靜電力做的功W的表達式; 學生:(1)E外=I2Rt
(2)E內=I2rt(3)W=Eq=EIt 根據能量守恒定律,W= E外+E內 即
EIt =I2Rt+ I2rt 整理得:
E =IR+ Ir 或者
I?E R?r教師(幫助總結):這就是閉合電路的歐姆定律。
(1)內容:閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比,跟內、外電路的電阻之和成反比,這個結論叫做閉合電路的歐姆定律。
(2)公式:I=E R?r(3)適用條件:外電路是純電阻的電路。
根據歐姆定律,外電路兩端的電勢降落為U外=IR,習慣上成為路端電壓,內電路的電勢降落為U內=Ir,代入E =IR+ Ir 得
E?U外?U內
該式表明,電動勢等于內外電路電勢降落之和。
2、路端電壓與負載的關系
教師:對給定的電源,E、r均為定值,外電阻變化時,電路中的電流如何變化? 學生:據I=E可知,R增大時I減小;R減小時I增大。R?r教師:外電阻增大時,路端電壓如何變化? 學生:有人說變大,有人說變小。教師:實踐是檢驗真理的惟一標準,讓我們一起來做下面的實驗。演示實驗:探討路端電壓隨外電阻變化的規律。(1)投影實驗電路圖如圖所示。
(2)按電路圖連接電路。
(3)調節滑動變阻器,改變外電路的電阻,觀察路端電壓怎樣隨電流(或外電阻)而改變。
學生:總結實驗結論:
當外電阻增大時,電流減小,路端電壓增大;當外電阻減小時,電流增大,路端電壓減小。
教師:下面用前面學過的知識討論它們之間的關系。路端電壓與電流的關系式是什么? 學生:U=E-Ir
教師:就某個電源來說,電動勢E和內阻r是一定的。當R增大時,由I?I減小,由U=E-Ir,路端電壓增大。反之,當R減小時,由I?E得,R?rE得,I增大,由U=E-Ir,R?r路端電壓減小。
拓展:討論兩種特殊情況:
教師:剛才我們討論了路端電壓跟外電阻的關系,請同學們思考:在閉合電路中,當外電阻等于零時,會發生什么現象?
學生:發生短路現象。
教師:發生上述現象時,電流有多大?
學生:當發生短路時,外電阻R=0,U外=0,U內=E=Ir,故短路電流I=
E。r教師:一般情況下,電源內阻很小,像鉛蓄電池的內阻只有0.005 Ω~0.1 Ω,干電池的內阻通常也不到1 Ω,所以短路時電流很大,很大的電流會造成什么后果?
學生:可能燒壞電源,甚至引起火災。
教師:實際中,要防止短路現象的發生。當外電阻很大時,又會發生什么現象呢? 學生:斷路。斷路時,外電阻R→∝,電流I=0,U內=0,U外=E。教師:電壓表測電動勢就是利用了這一原理。
3、閉合電路歐姆定律的應用
課本例題
教師引導學生分析解決例題。討論:電源的U—I圖象
教師:根據U=E-Ir,利用數學知識可以知道路端電壓U是電流I的一次函數,同學們能否作出U—I圖象呢?
學生:路端電壓U與電流I的關系圖象是一條向下傾斜的直線。
投影:U—I圖象如圖所示。教師:從圖象可以看出路端電壓與電流的關系是什么? 學生:U隨著I的增大而減小.教師:直線與縱軸的交點表示的物理意義是什么?直線的斜率呢?
學生:直線與縱軸的交點表示電源的電動勢E,直線的斜率的絕對值表示電源的內阻。
(三)課堂總結、點評
通過本節課的學習,主要學習了以下幾個問題:
1、電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電源電動勢等于閉合電路內、外電阻上的電勢降落U內和U外之和,即E=U內+U外。
2、閉合電路的歐姆定律的內容及公式。
3、路端電壓隨著外電阻的增大而增大,隨著外電阻的減小而減小。
4、路端電壓與電流的關系式為U=E-Ir,其U—I圖線是一條傾斜的直線。