2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律第二節(jié)閉合電路的歐姆定律教案新人教版必修3

PAGE6-第2節(jié)閉合電路歐姆定律教學(xué)設(shè)計(jì)問(wèn)題與目標(biāo)1．會(huì)從能的守恒和轉(zhuǎn)化定律推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律．2．理解內(nèi)、外電壓，理解閉合電路的歐姆定律．3．會(huì)用閉合電路歐姆定律分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系，會(huì)進(jìn)行相關(guān)的電路分析和計(jì)算.重點(diǎn)與難點(diǎn)1．會(huì)從能的守恒和轉(zhuǎn)化定律推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律．（難點(diǎn)）2．理解內(nèi)、外電壓，理解閉合電路的歐姆定律．（難點(diǎn)）3．會(huì)用閉合電路歐姆定律分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系，會(huì)進(jìn)行相關(guān)的電路分析和計(jì)算.（重點(diǎn)）教學(xué)打算老師要求教學(xué)課件，電池、小燈泡、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)。學(xué)生要求復(fù)習(xí)初中有關(guān)電路的學(xué)問(wèn)，預(yù)習(xí)本節(jié)課程。教學(xué)過(guò)程一、導(dǎo)入新課演示試驗(yàn)1：多個(gè)小燈泡并聯(lián)在兩節(jié)舊干電池上，閉合開(kāi)關(guān)后，一段時(shí)間后，燈泡和干電池都會(huì)發(fā)熱。演示試驗(yàn)2：一個(gè)小燈泡串聯(lián)在兩節(jié)干電池上，另外四個(gè)小燈泡并聯(lián)在兩節(jié)干電池上，視察兩組小燈泡的亮度。想一想，試驗(yàn)1中為什么干電池也會(huì)發(fā)熱？試驗(yàn)2中為什么一個(gè)小燈泡要比四個(gè)小燈泡明顯亮？二、新課教學(xué)如下圖，導(dǎo)線(xiàn)、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路，分為內(nèi)電路和外電路。外電路定義：用電器、導(dǎo)線(xiàn)組成外電路，也就是電源之外的電路部分。電流方向：在外電路中，電流的方向?yàn)閺碾娫吹恼龢O流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)降低內(nèi)電路定義：電源內(nèi)部的電路。電流方向：在內(nèi)電路中，電流的方向?yàn)閺碾娫吹呢?fù)極流向正極，沿電流方向電勢(shì)上升。電動(dòng)式①在電源內(nèi)部，存在著由正極指向負(fù)極的電場(chǎng)。在這個(gè)電場(chǎng)中，靜電力阻礙正電荷向正極移動(dòng)。因此，在電源內(nèi)部要使正電荷向正極移動(dòng)，就肯定要有一種與靜電力方向相反的力作用于電荷才行。我們把這種力叫作非靜電力。也就是說(shuō)，電源把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的過(guò)程中，這種非靜電力在做功，使電荷的電勢(shì)能增加。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。②我們用非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比來(lái)表示電源的這種特性，叫作電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力吧1C的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極移送到正極所做的功。假如移動(dòng)電荷量q時(shí)非靜電力所做的功為W，那么，電動(dòng)勢(shì)E表示為電動(dòng)勢(shì)由電源中非靜電力的特性確定，跟外電路無(wú)關(guān)。閉合電路歐姆定律及其能量分析在初中我們所學(xué)到的部分電路歐姆定律為通過(guò)剛才的試驗(yàn)，我們發(fā)覺(jué)電路在通電一段時(shí)間后，電源也會(huì)發(fā)熱。依據(jù)上一節(jié)課學(xué)到的焦耳定律，我們不難推想出，電源內(nèi)部也是有電阻的。既然電源也有電阻，電源的內(nèi)阻用r表示，那么肯定也適用于部分電路歐姆定律，即對(duì)于電源來(lái)說(shuō)，因非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化的數(shù)值與非靜電力做的功相等。時(shí)間t內(nèi)電源輸出的電能為假如從能量守恒的角度來(lái)看，將外電路電阻和內(nèi)阻帶入上式有：，進(jìn)而：依據(jù)焦耳定律我們又可以得出，進(jìn)而：整理得：上式表示：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。這個(gè)結(jié)論叫作閉合電路的歐姆定律。路端電壓與負(fù)載的關(guān)系我們經(jīng)常把外電路中的用電器叫作負(fù)載，把外電路的電勢(shì)著陸叫作路端電壓。負(fù)載改變時(shí)，電路中的電流就會(huì)改變，路端電壓也隨之改變。上述我們提到，在電路試驗(yàn)中，我們用電壓表能夠干脆測(cè)量的就是路段電壓，電流表測(cè)量的就是電路中的干路電流，所以閉合電路歐姆定律可以表示為前面我們做的其次個(gè)試驗(yàn)中，一個(gè)小燈泡與四個(gè)小燈泡并聯(lián)相比，在相同電源的狀況下，一個(gè)小燈泡要更亮些。這是因?yàn)椋?dāng)四個(gè)小燈泡并聯(lián)時(shí)，外電阻，，依據(jù)可知，減小，電路中增大，，增大，電源電動(dòng)勢(shì)不變，則減小，所以在試驗(yàn)2中，并聯(lián)的四個(gè)小燈泡亮度更低。當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，電流為0，也就為0，由可知，。短路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。我們常依據(jù)這個(gè)道理測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電源兩端短路時(shí)，外電阻，由可知此時(shí)為了保證電源的高效輸出，一般電源的內(nèi)阻都比較小，通過(guò)上式可知在短路的時(shí)候，電流會(huì)比較大。電流過(guò)大，溫度過(guò)高就會(huì)產(chǎn)生危急。三、課堂小結(jié)這一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電路分為內(nèi)外電路，通過(guò)部分電路歐姆定律探究出閉合電路歐姆定律以及表達(dá)式。更深刻的探究了短路與斷路。四、作業(yè)設(shè)計(jì)完成課本第88頁(yè)習(xí)題。課堂練習(xí)1.某同學(xué)利用如圖所示的電路來(lái)探究閉合電路中總電流與電源電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系，其中定值電阻，電源的內(nèi)阻為。當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接1時(shí)電流表的示數(shù)為，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接2時(shí)，電流表的示數(shù)為()A.0.24A B.0.2A C.0.18A D.0.3A答案：A解析：依據(jù)閉合電路的歐姆定律得，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接1時(shí)，，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接2時(shí)，，由以上兩式解得。故選A。2.如圖所示，當(dāng)可變電阻時(shí)，志向電壓表的示數(shù)，已知電源的電動(dòng)勢(shì)，則()A.此時(shí)志向電流表的示數(shù)是2A B.此時(shí)志向電流表的示數(shù)是3AC.電源的內(nèi)阻是 D.電源的內(nèi)阻是答案：AC解析：題圖所示電壓表測(cè)量的是路端電壓，電流表測(cè)的是通過(guò)可變電阻R的電流，由部分電路歐姆定律有，得，再由閉合電路歐姆定律有，將、、代入可得，故選項(xiàng)AC正確，選項(xiàng)BD錯(cuò)誤。3.某電池板開(kāi)路電壓是，短路電流為，若將該電池板與阻值為的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是()A． B． C． D．答案：D解析：電源沒(méi)有接入外電路時(shí)，路端電壓值等于電動(dòng)勢(shì)，則知電池板的電動(dòng)勢(shì)為：由閉合電路歐姆定律得短路電流：則