高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律教案

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一、学习目标展示

1．知道闭合电路的组成，理解电源的电动势的定义和定义式。

2．能从能量的转化和守恒的角度推导闭合电路的欧姆定律。

3.理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律。

4.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算。

二、情景引入

  图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池和电键也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。

  如何解释这一现象呢？

了解本节课学习目标

学生观察图片认真思考

有目的的学习

为引入课题做铺垫

讲授新课

【自学感知】

  一、电动势

1、闭合电路：由导线、电源和__________连成的电路。__________和导线组成外电路，电源内部是内电路。

2．非静电力：在电源内部把正电荷从________搬运到________的力。

3．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为__________的装置。

4．电动势

(1)定义：非静电力所做的功与所移动的__________之比。

(2)定义式：E＝________。

(3)单位：电动势的单位是伏特(V)。

(4)决定因素：由电源中非静电力的特性决定，与外电路________。对于干电池来说，电动势跟电池的______无关。

二、闭合电路欧姆定律及其能量分析

1．部分电路欧姆定律：导体中的电流I跟导体两端的电压U成________，跟导体的电阻R成________。即I＝______。

2．在电源外电路中，沿电流方向电势________。

3．电源的内电阻：电源__________的电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的__________与电阻的串联，这个电阻的电势也会沿电流方向降低。

4．闭合电路中能量的转化情况

电源的非静电力做功：W＝Eq＝__________，电源在外电路中电能转化为内能Q外＝__________，电源在内电路中电能转化为内能Q内＝_____________，由能量守恒得：W＝Q外＋Q内。

即：EIt＝________________。

5．闭合电路欧姆定律

(1)概念：闭合电路中的电流跟________________成正比，跟内、外电路中的____________成反比。

(2)表达式：I＝________    也可以写成：E=__________

三、路端电压与负载的关系

1．路端电压与电流的关系

(1)表达式：U＝____________。

(2)图像(U－I)：如图所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。

断路：当外电路断开时，电流I为0，Ir也为0，即U=E，这就是说，断路时的路端电压等于电源的_______。

 短路：当电源两端短路时，外电阻R=0.此时电流I=_______

2．路端电压随外电阻的变化规律

(1)外电阻R增大时，电流I减小，外电压U________，当R增大到无限大(断路)时，I＝0，U＝______。

(2)外电阻R减小时，电流I增大，路端电压U________，当R减小到零时，I＝?/?，U＝______。

【探究解惑 】 

探究一：对电动势的理解：

1．电动势的物理意义:电动势大小反映电源将其他形式的能转化为电能的本领的大小。

2．电动势的大小:在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功。

3．方向:电动势是标量，电源内部电流的方向，由负极指向正极。

4.公式E＝W/q是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的。

【例1】下列关于电源电动势的说法中正确的是(      )

A．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多

B．电源的路端电压增大时，其电源提供的电能一定也增大

C．无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变

D．在某电池的电路中,每通过2 C的电荷量，电池提供的电能是4 J，那么这个电池的电动势是0.5 V

答案:C

解析：电源的电动势越大，电源移送单位电荷时所能提供的电能就越多，但总的电能不一定多，故A错误；电源的路端电压增大时，其电源提供的电能的能力增大，而电源提供的电能不一定也增大，故B错误；电动势的大小由电源本身的特性决定，与内外电路无关，无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变，故C正确；由E＝W/q可知，E＝2 V；故D错误；故选C。

探究二：闭合电路的欧姆定律表达形式的比较：

【例2】 如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A。当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内电阻。

[答案]　2 V　1 Ω

[解析]　当S闭合时， R1、R2并联接入电路，当S断开时，只有R1接入电路，此时路端电压增大、干路电流减小。

当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得：

U＝E－Ir，即1.6＝E－0.4r①

当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：

U′＝E－I′r，即1.6＋0.1＝E－(0.4－0.1)r②

由①②得：E＝2 V，r＝1 Ω。

探究三：对电源U-I图的理解：

(1)U-I图像的函数表达式：U＝E－Ir。

(2)U-I图像特点：位于第一象限，与横纵坐标轴相交的倾斜直线，如图所示。

(3)识图。

①三个特征量：与纵轴交点表示电动势；与横轴交点表示短路电流；直线斜率的大小表示电源的内阻。

②两个特殊状态：当外电路断开时(R＝∞)，I变为零，Ir＝0，U＝E；当电源两端短路时(R＝0)，此时电流I短＝(短路电流)U＝0。

【例3】如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下面结论正确的是(　　)

A．电源的电动势为6.0 V

B．电源的内阻为12 Ω

C．电源的短路电流为0.5 A

D．电流为0.3 A时外电阻是1.8 Ω

解析:[由闭合电路欧姆定律U＝E－Ir得，当I＝0时，U＝E，即图线与纵轴交点表示断路状态，电动势E＝6 V，故A正确。电源的内阻等于图线斜率的绝对值，r＝＝ Ω＝2 Ω，故B错误。外电阻R＝0时，短路电流为I＝＝ A＝3 A，故C错误。电流I＝0.3 A时，路端电压U＝E－Ir＝6 V－0.3×2 V＝5.4 V，则外电阻R＝＝18 Ω，故D错误。]

探究四;闭合电路的功率分析:

1．各部分功率关系分析

由EIt＝I2Rt＋I2rt知EI＝I2R＋I2r

2．电源输出功率

P出＝ ＝

即当R＝r时，分母最小，即电源输出功率最大。当电源输出功率最大时，机械效率η＝50%。当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义。

【例4】如图所示的电路中，电池的电动势E＝5 V，内电阻r＝10 Ω，固定电阻R＝90 Ω，R0是可变电阻．在R0由0增加到400 Ω的过程中，求：

(1)可变电阻R0上消耗热功率最大值；

(2)电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和．

[答案](1)R0＝100 Ω时，Pm＝ W      (2)0.01 W

【解析】　(1) 将（R+r）=100 Ω等效成电源的内阻，当R0＝100 Ω时，可变电阻R0上消耗的热功率P1有最大值 Pm＝25/400W＝ 1/16W.

(2)r和R上消耗的热功率之和P2＝I2(R＋r)＝×100 W

由上式可知，R0最大时，P2最小，即当R0＝400 Ω时，P2有最小值P2min＝×100 W＝0.01 W.

学生阅读课文，认真研究，然后填空，对填不出的空重新看书理解并与同桌讨论。

学生理解后记忆

学生思考讨论

并回答

学生独立完成解题过程

在教师的引导下学生分析。

学生思考讨论并在教师的引导下回答

学生练习

把读书自学的机会还给学生。

锻炼学生的逻辑思维能力

帮助学生透彻理解规律的实质。

让学生理解实际情形下所学知识是如何应用的。

锻炼学生的分析能力，

教师引导下的讨论，注重学生的讨论过程，淡化探究的结果，给学生成功的喜悦。

强化所学知识的应用。

课堂小结

梳理自己本节所学知识。

根据学生表述，查漏补缺，

板书

12.2《 闭合电路的欧姆定律 》

一、电动势

1、闭合电路：

2．非静电力：

3．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为__________的装置。

4．电动势

(1)定义：

(2)定义式：E＝

(3)单位：伏特(V)

(4)决定因素：由电源中非静电力的特性决定，

二、闭合电路欧姆定律及其能量分析

1．闭合电路欧姆定律

(1)概念：闭合电路中的电流跟________________成正比，跟内、外电路中的____________成反比。

(2)表达式：I＝________    也可以写成：E=__

三、路端电压与负载的关系

1．路端电压与电流的关系

(1)表达式：U＝____________。

(2)图像(U－I)：

2．路端电压随外电阻的变化规律

教学反思