《閉合電路的歐姆定律》互動(dòng)式教學(xué)設(shè)計(jì)

1、閉合電路的歐姆定律互動(dòng)式教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目的】1掌握閉合電路的歐姆定律，學(xué)會(huì)用它分析解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。2掌握路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律和變化原因，理解斷路和短路兩種特殊情況?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容。2外電壓隨外電阻變化的規(guī)律及變化的根本原因?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】應(yīng)用定律解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題?！窘虒W(xué)方法】在教師指導(dǎo)下，師生共同探討的啟發(fā)式教學(xué)?！窘虒W(xué)儀器】伏特表，安培表，滑動(dòng)變阻器，電鍵若干，干電池組，內(nèi)阻較大的電池（電動(dòng)勢(shì)力9伏或15伏），新5號(hào)電池兩節(jié)，燈泡若干，蓄電池（12伏），保險(xiǎn)絲，導(dǎo)線若干，投影儀，單刀雙擲開(kāi)關(guān)等?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、新課引入師：同學(xué)們，上課節(jié)我們學(xué)習(xí)了電動(dòng)勢(shì)的概念

2、，它等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓，并掌握了從伏特表測(cè)電動(dòng)勢(shì)的方法。這塊示教板（圖1）上有二個(gè)不同的電源l號(hào)電源（）和2號(hào)電源（），當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)分別擲到位置1和位置2時(shí)，小燈泡分別與l號(hào)電源和2號(hào)電源形成閉合回路，請(qǐng)注意此時(shí)開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，兩個(gè)電源都沒(méi)有跟燈泡形成閉合回路?，F(xiàn)在我們就用上節(jié)課學(xué)過(guò)的方法來(lái)測(cè)定這兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)。為此，我們需要一塊伏特表。（出示投影伏特表，簡(jiǎn)單介紹儀器，并投影）師：好，我們就用這塊伏特表來(lái)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)。（先交待測(cè)量過(guò)程中的注意事項(xiàng)：（l）電源與外電路斷開(kāi)。（2）伏特表的接線柱與電源的極性連接要正確。然后，讓學(xué)生讀出測(cè)量結(jié)果，。）師：通過(guò)測(cè)量我們發(fā)現(xiàn)，這兩

3、個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)相差較大。現(xiàn)在，我把開(kāi)關(guān)扳到位置1，讓燈泡與1號(hào)電源相接，大家觀察燈泡的亮度（演示），亮度怎樣？生：很亮。（小燈幾乎發(fā)白光。此問(wèn)題為下一問(wèn)作鋪墊。）師：現(xiàn)在我想請(qǐng)大家猜一猜，如果老師把開(kāi)關(guān)扳到位置2，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？生：燈泡會(huì)燒毀。（學(xué)生反應(yīng)強(qiáng)烈，絕大部分學(xué)生趨向這種看法。）師：一定會(huì)燒毀嗎？（有意增設(shè)懸念。）生：（片刻后有個(gè)別學(xué)生認(rèn)為）可能不燒，但亮度會(huì)亮得多。師：好，我們冒著燒毀燈泡的“危險(xiǎn)”，斗膽來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，看究竟會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（演示，結(jié)果是燈的亮度不如接3伏電源時(shí)亮，學(xué)生一片嘩然。）師：大家觀察到了什么？生：燈泡的亮度還不如與1號(hào)電源相接時(shí)亮。（重復(fù)演示一次，以增強(qiáng)

4、對(duì)比效果。）師：燈泡接在電動(dòng)勢(shì)高的電源上反而沒(méi)有接在電動(dòng)勢(shì)低的電源上亮，我們?nèi)绾蝸?lái)解釋這一現(xiàn)象呢？（稍停片刻）要圓滿(mǎn)解釋這一現(xiàn)象，就要用到本節(jié)課將學(xué)習(xí)的內(nèi)容閉合電路的歐姆定律。（板書(shū)課題：閉合電路的歐姆定律。）二、推導(dǎo)閉合電路的歐姆定律的表達(dá)式師：圖2是一個(gè)簡(jiǎn)單的閉合電路。在閉合電路中，內(nèi)、外電壓與電動(dòng)勢(shì)之間存在一個(gè)關(guān)系式，大家還記得嗎？生：內(nèi)、外電壓之和等于電動(dòng)勢(shì)，=U+U。師：安培表的內(nèi)阻很小，可近似看作為0、則這個(gè)電路中的外電壓即是電阻R兩端的電壓，由歐姆定律可將外電壓U寫(xiě)為IR，同理，內(nèi)電壓U可寫(xiě)為Ir。（板書(shū)：=U+U=R+Ir）師：這樣可得到電流表達(dá)式：I=/（R+r）（板書(shū)此式）

5、大家看，電流與哪些因素有關(guān)呢？生：電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)、外電阻。師：是一種什關(guān)系呢？生：與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與內(nèi)、外電阻的和成反比。師：對(duì)，我們把這個(gè)結(jié)論寫(xiě)出來(lái)。（板書(shū)：閉合電路中的電流，與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與整個(gè)電路的總電阻成反比。）師：同學(xué)們，這就是閉合電路的歐姆定律。（板書(shū)：閉合電路的歐姆定律）在此，請(qǐng)大家注意兩點(diǎn)第一點(diǎn)，公式中的R表示整個(gè)外電路的總電阻。第二點(diǎn)，一般情況下，電源是給定的，電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻就確定了，可以當(dāng)作常數(shù)。這樣，外電路R的變化就會(huì)影響到電流的變化，我們來(lái)看看電流的變化情況。（這引導(dǎo)學(xué)生推理，邊板書(shū)：當(dāng)，r一定時(shí)，RI。）師：不僅如此，變化的電流經(jīng)過(guò)外電路時(shí)，勢(shì)必造成外電

6、壓的變化。那么外電壓隨外電阻會(huì)按照一個(gè)什么樣的規(guī)律變化呢？下面我們就一齊來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題。（板書(shū)：二、U隨R變化的規(guī)律）三、討論U隨R變化的規(guī)律師：在這個(gè)電路（圖2）里，外電壓就是R兩端的電壓，我們可以利用什么知識(shí)來(lái)判定這個(gè)電壓的變化呢？（稍停片刻）我們能否用部分電路歐姆定律來(lái)判定呢？生：應(yīng)該能。師：我們首先看第一種情況，根據(jù)歐姆定律U=IR，當(dāng)R時(shí)，有I，R、I都是變量，在沒(méi)有給出具體數(shù)據(jù)的情況下，U究竟是增大還是減小，單純利用部分電路的歐姆定律很難判定。那么我們?cè)撛趺崔k呢？生：（一時(shí)難以找到出路。）師：大家注意，這是一個(gè)閉合電路，內(nèi)、外電壓有沒(méi)有聯(lián)系？生：有。師：有什么聯(lián)系？生：內(nèi)外電壓之和

7、等于電動(dòng)勢(shì)。師：電動(dòng)勢(shì)有什么特點(diǎn)？生：是確定的（部分學(xué)生已有所悟）。師：對(duì)！如果我們能先判定內(nèi)電壓的變化，那么外電壓的變化可不可以判定呢？生：可以。（興奮）師：我們先來(lái)看看內(nèi)電壓U=Ir，r為常數(shù)，所以U的變化很容易判定。下面我們就來(lái)推導(dǎo)一下具體變化情況。（引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理并板書(shū)：12RIUU）師：通過(guò)大家的努力，咱們從理論上推出了U隨R變化的結(jié)果，但正確與否還需要用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。（出示示教板，如圖3所示）師：這塊示教板上的伏特表測(cè)的是什么電壓？生：外電壓。師：我們可以通過(guò)伏特表和安培表來(lái)觀察U、I的變化情況。先檢查一下電路。在電路工作前，電鍵要斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器要處于有效阻值最大的狀態(tài)，大家說(shuō)，

8、滑動(dòng)頭應(yīng)放在哪個(gè)位置？生：最左端。師：對(duì)?，F(xiàn)在我們可以開(kāi)始驗(yàn)證啦。（演示，結(jié)果與推論完全一致）師：實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明咱們的推理完全正確。以上我們討論了U隨R變化的一般情況，接下來(lái)討論兩種特殊情況。四、討論兩種特殊情況師：如果圖3中的滑動(dòng)頭滑到最右端，這時(shí)的外電阻為多大呢？生：為0。師：對(duì)，可看作見(jiàn)這就是第一種特殊情況，叫短路。短路時(shí)的電流為多大呢？生：無(wú)窮大。師：是無(wú)窮大嗎？好好想想，（稍停片刻，讓學(xué)生思考，有不少學(xué)生發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題）短路時(shí)，外電阻為0，整個(gè)閉合電路中的總電阻為0嗎？生：不為0，還有內(nèi)阻r。師：所以，短路電流為I=/r。那內(nèi)電壓U為多少呢？生：U=Ir=。師：那么此時(shí)外電壓U就一定會(huì)生：

9、等于0。（板書(shū)：短路R=0，I=/r，U=，U=0）師：在這種情況下咱們著重討論一下電流。此時(shí)I取決于、r。一般情況下，電源內(nèi)阻很小，象鉛蓄電池的內(nèi)阻只有00050l歐，非常小。所以短路時(shí)，電流會(huì)很大，很大的電流流過(guò)電路會(huì)造成什么后果呢？下面先請(qǐng)大家看一個(gè)實(shí)驗(yàn)。（出示示教板，如圖4，簡(jiǎn)單向?qū)W生介紹電路的元件）師：為了便于觀察，在保險(xiǎn)絲上懸掛一張小紙片。（小紙片上畫(huà)上醒目的斑馬線以增強(qiáng)演示可見(jiàn)度）先讓電路開(kāi)始正常工作。大家說(shuō)，怎么樣外電路才算短路呢？有意讓學(xué)生由理論到實(shí)際進(jìn)行知識(shí)遷移。）生：外阻R要等于0。師：在燈泡的兩端跨接一根導(dǎo)線就可造成外阻減小到0，也就是發(fā)生了短路。大家觀察，短路時(shí)你看到

10、了什么現(xiàn)象？（演示：保險(xiǎn)絲燒斷，小紙片落下，小燈泡熄滅）生：（興奮）保險(xiǎn)絲燒斷了。師：保險(xiǎn)絲為什么會(huì)斷？這正說(shuō)明短路時(shí)電流的確很大，劇烈放熱而導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒斷。如果沒(méi)有保險(xiǎn)絲，短路時(shí)很大的電流長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)電路，就可能損壞電源，甚至釀成火災(zāi)，所以在實(shí)驗(yàn)操作中和日常生活中千萬(wàn)注意要避免短路，也不能為圖方便用銅絲代替保險(xiǎn)絲，這樣做是很危險(xiǎn)的。（對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全常識(shí)的教育。）師：現(xiàn)在電路停止工作了，如果要恢復(fù)電路的正常工作，我們?cè)撛趺崔k呢？生：換保險(xiǎn)絲。師：是不是把保險(xiǎn)絲一換就行了？生：（少數(shù)學(xué)生）不行，要排除短路的故障。師：對(duì)，要先排故意，再換保險(xiǎn)，不然的話，換了保險(xiǎn)還得燒。（斷開(kāi)電鍵，拆除短路線，更換保

11、險(xiǎn)絲，合上電鍵，電路重新開(kāi)始正常工作，學(xué)生臉上流露出了愉悅。）師：電路又重新工作了，由此可見(jiàn)，保險(xiǎn)絲對(duì)電路確實(shí)起到了保護(hù)作用，所以才叫它“保險(xiǎn)絲”。這是第一種特殊情況。接下來(lái)我們來(lái)看第二種特殊情況，就是外電路處于斷開(kāi)狀態(tài)，稱(chēng)這種情況為“斷路”。斷路時(shí)，外電阻趨近于。（引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行如下推理：斷路：R，I=0，U=0，U=。）師：我們發(fā)現(xiàn)，斷路時(shí)，外電壓U等于電源電動(dòng)勢(shì)，這正是上節(jié)課講的：電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓。我們用伏特表測(cè)電動(dòng)勢(shì)正是利用這個(gè)道理。當(dāng)然，伏特表本身構(gòu)成了外電路，但由于伏特表內(nèi)阻很大，所以I很小，內(nèi)電壓也很小，外電壓U趨近電動(dòng)勢(shì)，但比電動(dòng)勢(shì)略小一點(diǎn)，在要求不

12、是特別高的情況下，用這個(gè)辦法測(cè)。很方便。五、討論U隨R變化的根本原因師：通過(guò)以上討論，我們對(duì)U隨R變化的規(guī)律就有了較詳細(xì)的了解，但在整個(gè)討論中都是以，r一定作為前提的，也就是說(shuō)r0。如果我給你一個(gè)特殊的電源，一定，而r=0，用這個(gè)電源來(lái)替換原來(lái)的電源接入同一電路（圖3），那么U還會(huì)不會(huì)有這種變化規(guī)律呢？生：（意見(jiàn)不一致，等學(xué)生充分發(fā)表意見(jiàn)后教師再適時(shí)點(diǎn)撥。）師：如果r=0，則整個(gè)電路的總電阻就是外電阻R，當(dāng)R變化時(shí)，I會(huì)發(fā)生變化，但無(wú)論I如何變，U都等于0，而U=保持不變，也就是說(shuō)，如果r=0，U將是恒定值。但十分遺憾的是，實(shí)際的電源都有內(nèi)阻，正是由于r0，才導(dǎo)致了U隨R的變化，可見(jiàn)，造成U隨

13、R變化的根本原因是生：（主動(dòng)接過(guò)話）r0。（板書(shū)：U隨R變化的根本原因：r0）師：由于電源內(nèi)阻的存在，就可能出現(xiàn)這樣的情況：r很大，甚至比外阻還大，這時(shí)UU，用電器實(shí)際獲得的外電壓就會(huì)比小很多。講到這里，大家想，我們?cè)陂_(kāi)始上課時(shí)做的實(shí)驗(yàn)為什么會(huì)出現(xiàn)那樣一個(gè)結(jié)果？生：2號(hào)電源的內(nèi)阻大。師：那我們來(lái)實(shí)際測(cè)定一下，這二個(gè)電源分別給燈泡提供了多高的電壓？（演示：用伏特表測(cè)兩個(gè)電源給燈泡提供的電壓：l號(hào)電源提供24伏，2號(hào)電源提供l6伏，學(xué)生徹底明白了造成這種結(jié)果的原因）師：實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分說(shuō)明2號(hào)電源的內(nèi)阻大于燈泡的電阻。這個(gè)實(shí)驗(yàn)提醒我們。千萬(wàn)別以為電動(dòng)勢(shì)高的電源就一定能向外提供高電壓。我們平常只關(guān)心電源

14、的，而很少關(guān)心電源的內(nèi)阻，這是片面的看法。對(duì)所用的電源，我們不但要了解它的還應(yīng)該了解它的r。為此，我們通過(guò)應(yīng)用本節(jié)課學(xué)習(xí)的知識(shí)來(lái)解答一道例題，從中學(xué)習(xí)一種測(cè)定，r的方法。（投影P52例題，解答略。）師：這道例題實(shí)際上給我們提供了一種測(cè)，r的方法，大家看這種方法用到了哪些主要器材？生：（答略）師：其實(shí)，測(cè)定，r的方法還有很多，這個(gè)問(wèn)題留待下節(jié)課來(lái)具體討論。通過(guò)上述內(nèi)容的研究，我們對(duì)閉合電路的歐姆定律就有了較詳細(xì)的了解。最后，我想請(qǐng)大家用本節(jié)課學(xué)到的知識(shí)來(lái)觀察份析一個(gè)現(xiàn)象。（出示示教板，如圖4所示）師：先用一組干電池作電源，它的內(nèi)阻較大，把它接在電路里，合上電鍵，燈泡發(fā)光，我想請(qǐng)大家猜測(cè)一下，如果

15、斷開(kāi)其中一盞燈，其余的燈亮度會(huì)不會(huì)發(fā)生變化？（等學(xué)生充分發(fā)表意見(jiàn)后，演示，結(jié)果是并聯(lián)的燈泡組數(shù)越多，亮度越暗。）師：如果換用一個(gè)內(nèi)阻很小的蓄電池作電源，再做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，燈泡亮度會(huì)不會(huì)發(fā)生明顯變化呢？（等學(xué)生充分發(fā)表意見(jiàn)后，演示，結(jié)果是：亮度無(wú)明顯變化。學(xué)生對(duì)演示結(jié)果很感興趣。）師：為什么會(huì)有這種現(xiàn)象，請(qǐng)大家課后思考、討論。還請(qǐng)你們回家以后觀察另一個(gè)現(xiàn)象，在用電高峰（晚7-11點(diǎn)）時(shí)，燈泡不太亮，但夜深時(shí)，燈泡特別亮，大家想一想這其中的道理。作業(yè)略?！窘虒W(xué)說(shuō)明】1本課的設(shè)計(jì)原則是：充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生成為認(rèn)識(shí)活動(dòng)的主體。為此要求教師在課堂內(nèi)把主要精力放在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并尋找出解決問(wèn)題

16、的方法上，讓學(xué)生通過(guò)自己的努力得到最終的結(jié)果。2好的引入是一堂課成功的一半，能使學(xué)生懷著強(qiáng)烈的求知欲望和興趣進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)。什么東西能引發(fā)學(xué)生的興趣呢？一般說(shuō)來(lái)，太熟悉和太不熟悉的東西不能很好地引起學(xué)生的注意，學(xué)生感興趣的是與他的過(guò)去經(jīng)驗(yàn)有聯(lián)系但又有新穎性的尚不了解的東西。本節(jié)課的設(shè)計(jì)正是利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)與物理規(guī)律的矛盾來(lái)巧設(shè)“懸念”的。學(xué)生在生活中見(jiàn)到，兩節(jié)電池比一節(jié)電池使燈泡更亮，因此他們自然認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)大的電源總比電動(dòng)勢(shì)小的電源向外提供的電壓要高。但演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果使他們經(jīng)歷了一次前科學(xué)意識(shí)與物理規(guī)律的強(qiáng)烈碰撞，他們的求知欲望之火被迅速點(diǎn)燃，從而興致勃勃地進(jìn)入了“角色”。3探討U隨R變化的根本原因r0是個(gè)有一定深度的問(wèn)題，教