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物理教案-閉合電路歐姆定律
課題:閉合電路歐姆定律
授課班級(jí):高二(3、4、5、9)
執(zhí)教人:徐軍
授課時(shí)間:2003年11月21日
一、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)目標(biāo)
1、知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓。
2、理解閉合電路歐姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意義,并能熟練地用來(lái)解決有關(guān)的電路問題。
3、知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和。
4、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá),并能用來(lái)分析、計(jì)算有關(guān)問題。
5、理解閉合電路的功率表達(dá)式。
6、理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況。
(二)能力目標(biāo)
1、培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題能力,會(huì)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、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá),并能用來(lái)分析、計(jì)算有關(guān)問題。
3、通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析問題能力。
(三)情感目標(biāo)
1、 通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學(xué)生普遍聯(lián)系觀點(diǎn)。
2、 通過分析外電壓變化原因,了解內(nèi)因與外因關(guān)系。
3、通過對(duì)閉合電路的分析計(jì)算,培養(yǎng)學(xué)生能量守恒思想觀點(diǎn)。
二、教學(xué)建議
1、電源電動(dòng)勢(shì)的概念在高中是個(gè)難點(diǎn),是掌握閉合電路歐姆定律的關(guān)鍵和基礎(chǔ),在處理電動(dòng)勢(shì)的概念時(shí),可以根據(jù)教材,采用不同的講法.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(yùn)送到正極,克服電場(chǎng)力做功,非靜電力搬運(yùn)電荷在兩極之間產(chǎn)生電勢(shì)差的大小,反映了電源做功的本領(lǐng),由此引出電動(dòng)勢(shì)的概念;也可以按本書采取討論閉合電路中電勢(shì)升降的方法,給出電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和的結(jié)論.教學(xué)中不要求論證這個(gè)結(jié)論.教材中給出一個(gè)比喻(兒童滑梯),幫助學(xué)生接受這個(gè)結(jié)論.
需要強(qiáng)調(diào)的是電源的電動(dòng)勢(shì)反映的電源做功的能力,它與外電路無(wú)關(guān),是由電源本生的特性決定的.
電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量,沒有方向,這要給學(xué)生說(shuō)明,如果學(xué)生程度較好,可以向?qū)W生說(shuō)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(shuō)明問題方便,也給電動(dòng)勢(shì)一個(gè)方向,人們規(guī)定電源電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)閮?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(gè)難點(diǎn).希望作好演示實(shí)驗(yàn),使學(xué)生有明確的感性認(rèn)識(shí),然后用公式加以解釋.路端電壓與電流的關(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)必使學(xué)生熟悉這個(gè)圖線.
學(xué)生應(yīng)該知道,斷路時(shí)的路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì).因此,用電壓表測(cè)出斷路時(shí)的路端電壓就可以得到電源的電動(dòng)勢(shì).在考慮電壓表的內(nèi)阻時(shí),希望通過第五節(jié)的“思考與討論”,讓學(xué)生自己解決這個(gè)問題.
3、 最后講述閉合電路中的功率,得出公式 板書:2、電源電動(dòng)勢(shì):電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)其兩極間的電壓.
問題:各種型號(hào)的干電池的電動(dòng)勢(shì)都是1.5V.那么把一節(jié)1號(hào)電池接入電路中,它兩極間的電壓是否還是1.5V呢?用示教板演示,電路如圖所示,結(jié)論:開關(guān)閉合前,電壓表示數(shù)是1.5V,開關(guān)閉合后,電壓表示數(shù)變?yōu)?.4V.實(shí)驗(yàn)表明,電路中有了電流后,電源兩極間的電壓減少了.
設(shè)問:上面的實(shí)驗(yàn)中,開關(guān)閉合后,電源兩極間的電壓降為1.4V,那么減少的電壓哪去了呢?
介紹:閉合電路可分為內(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.接在電源外電路兩端的電壓表測(cè)得的電壓叫外電壓.在電源內(nèi)部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測(cè)得的電壓叫內(nèi)電壓.我們現(xiàn)在就通過實(shí)驗(yàn)來(lái)研究閉合電路中電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)、外電壓之間的關(guān)系.
板書:3、幾個(gè)概念(內(nèi)電路、外電路、內(nèi)電阻、外電阻、內(nèi)電壓、外電壓)
教師:向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)裝置及電路連接方法,重點(diǎn)說(shuō)明內(nèi)電壓的測(cè)量.實(shí)驗(yàn)中接通電鍵,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭使其阻值減小,由兩個(gè)電壓表讀出若干組內(nèi)、外電壓 和 的值.再斷開電鍵,由電壓表測(cè)出電動(dòng)勢(shì) .分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢?
學(xué)生:在誤差許可的范圍內(nèi),內(nèi)、外電壓之和等于電源電動(dòng)勢(shì).
板書:在閉合電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和,即 .
下面我們來(lái)分析在整個(gè)電路中電壓、電流、電阻之間的關(guān)系.
教師:在圖1所示電路圖中,設(shè)電流為 ,根據(jù)歐姆定律, , ,那么 ,電流強(qiáng)度 ,這就是閉合電路的歐姆定律.
板書:4、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容:閉合電路中的電流強(qiáng)度和電源電動(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 .
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 的變化,就會(huì)引起電路中電流的變化,繼而引起路端電壓 、輸出功率 、電源效率 等的變化.
板書:5、幾個(gè)重要推論
(l)路端電壓 隨外電阻 變化的規(guī)律
演示實(shí)驗(yàn),圖2所示電路,4節(jié)1號(hào)電池和1個(gè)10Ω的定值電阻串聯(lián)組成電源(因?yàn)橥ǔk娫磧?nèi)阻很小, 的變化也很小,現(xiàn)象不明顯)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 變化?
現(xiàn)象:從實(shí)驗(yàn)出發(fā),隨著電阻 的增大,電流 逐漸減小,路端電壓 逐漸增大.大家能用閉合電路的歐姆定律來(lái)解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎?
學(xué)生分析:因?yàn)?變大,閉合電路的總電阻增大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律, ,電路中的總電流減小,又因?yàn)?,則路端電壓增大.
結(jié)論:路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減。(dāng) →無(wú)窮大時(shí),外電路可視為斷路, →0,根據(jù) ,則 ,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) 減小為0時(shí),電路可視為短路, 為短路電流,路端電壓 .
板書(1):路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減小.
斷路時(shí), →∞, ;短路時(shí), , .
電路的路端電壓與電流的關(guān)系可以用圖像表示如下
(2)電源的輸出功率 隨外電阻 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(設(shè) 、r是定值)向變化的外電阻供電時(shí),輸出的功率 ,
又因?yàn)?,
所以 ,
當(dāng) 時(shí),電源有最大的輸出功率 .我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線,如圖所示.
板書(2):在純電阻電路中,當(dāng)用一個(gè)固定的電源(即 、 是定值)向變化的外電阻供電時(shí),當(dāng) 時(shí),輸出的功率有最大值.
教師:當(dāng)輸出功率最大時(shí),電源的效率是否也最大呢?
(3):電源的效率 隨外電阻 變化的規(guī)律
教師:在電路中電源的總功率為 ,輸出的功率為 ,內(nèi)電路損耗的功率為 ,則電源的效率為 ,當(dāng) 變大, 也變大.而當(dāng) 時(shí),即輸出功率最大時(shí),電源的效率 =50%.
板書(3):電源的效率 隨外電阻 的增大而增大.
四、講解例題
五、總結(jié)
板書設(shè)計(jì) : 第五節(jié) 閉合電路歐姆定律
1、電源:
2、電源電動(dòng)勢(shì):
3、幾個(gè)概念
4、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容:
5、幾個(gè)重要推論
(1):路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減。
斷路時(shí), →∞, ;短路時(shí), , .
(2):在純電阻電路中,當(dāng)用一個(gè)固定的電源(即 、 是定值)向變化的外電阻供電時(shí),當(dāng) 時(shí),輸出的功率有最大值.
(3):電源的效率 隨外電阻 的增大而增大.
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