2020高中物理 第二章 第7节 闭合电路欧姆定律教案 新人教版选修3-1

2020高中物理 第二章 第7节 闭合电路欧姆定律教案 新人教版选修3-1

第二章 恒定电流 ‎ 第7节　　闭合电路欧姆定律（一）‎ ‎【课前准备】‎ ‎【课型】新授课 【课时】2课时 ‎【教学三维目标】‎ ‎（一）知识与技能 ‎1.能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，理解各物理量及公式的物理意义及适用条件．‎ ‎2.知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和．‎ ‎（二）过程与方法 通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学，使学生学会运用实验探究物理规律的 方法．‎ ‎（三）情感态度与价值观 通过分析电动势与内、外电压的关系，培养学生物理量守恒的科学思想观 ‎【教学重点难点】‎ 重点：推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论 难点：闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和 ‎【教学方法】理论、探究、讨论、分析 ‎【教学过程】‎ ‎【复习引入】‎ ‎【问题】静电力做的功W与电荷量q及两点间的电势差U的关系？‎ ‎【回答】W = qU ‎【问题】电势能的物理意义和定义？‎ ‎【回答】电动势表征电源通过非静电力做功把其他形式能量转化为电能本领大小的物理量.‎ ‎ 即 ‎【问题】部分电路的欧姆定律的内容、表达式及适用范围？‎ ‎【回答】内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.‎ 表达式：‎ 适用范围：纯电阻电路 ‎【问题】电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。只有用导线将电源、用电器连成闭合电路，电路中才有电流。那么电路中的电流大小与哪些因素有关？电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢？‎ ‎7 闭合电路的欧姆定律 一、闭合电路的欧姆定律 ‎【展示】‎ ‎【问题】闭合电路是由哪几部分组成的？‎ ‎【回答】内电路和外电路.‎ ‎【问题】在外电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？‎ ‎【回答】沿电流方向电势降低。因为正电荷的移动方向就是电流方向，在外电路中，正电荷受静电力作用，从高电势向低电势运动.‎ ‎【问题】在内电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？‎ ‎【回答】沿电流方向电势升高.因为电源内部，非静电力将正电荷从电势低处移到电势高处.‎ ‎【总结】只有用导线把电源、用电器连成的循环电路叫做闭合电路，用电器、导线组成外电路，而电源内部为内电路.‎ ‎【问题】当电源不接外电路时（开路时），非静电力与电场力有什么关系？‎ ‎【回答】在电源内部非静电力与电场力平衡，电荷不移动，正、负极间保持一定的电势差.‎ ‎【问题】当电源接上外电路时，电源内部的非静电力与电场力是什么关系？‎ ‎【回答】在外电路正电荷从电源正极向负极移动，电场力做正功；在电源内部正电荷从电源负极移向正极，正电荷所受的非静电力大于电场力，合力的方向是从负极指向正极.‎ ‎【问题】在电源内部非静电力做的功与在外电路中电场力做的功是什么关系？‎ ‎【回答】从能量转化的角度看，在电源内部非静电力反抗电场力所做的功是其他形式的能转化为电能的量度；在外电路中电场力所做的功是电能转化或其他形式的能的量度.‎ ‎【展示】电源是一节干电池，在电源的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势升高.在正负极之间，电源的内阻中也有电流，沿电流方向电势降低.‎ B D A C 闭合电路的电势 A为电源正极，B为电源负极电源电动势为E，内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I ‎【问题】写出在t时间内，外电路中消耗的电能W外是多少？‎ ‎【回答】 W外 = I2Rt ‎【问题】写出在t时间内，内电路中消耗的电能W内是多少？‎ ‎【回答】内电路中也存在恒定电场，正电荷在电场力的作用下移动，W内 = I2rt ‎【问题】写出在t时间内，电源中非静电力做的功W是多少？‎ W＝Eq＝EIt ‎【问题】静电力做功等于消耗的电能，非静电力做功等于转化的电能，根据能量守恒，能得到什么？‎ ‎【回答】根据能量守恒定律，W＝E外＋E内 即，EIt＝I2Rt＋I2rt 整理得：‎ E＝IR＋Ir ‎【问题】若外电路是纯电阻电路，依据上面得到的结果，推导出闭合电路中的电流I与电动势E、内阻r、外电阻R的关系式？‎ ‎【回答】‎ ‎【过渡】根据部分电路电路的欧姆定律，总结闭合电路的欧姆定律的内容、表达式，闭合电路欧姆定律的适用范围.‎ ‎【总结】闭合电路的欧姆定律内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律.‎ 表达式式： ‎ 适用条件：外电路是纯电阻的电路。‎ 根据欧姆定律，外电路两端的电势降落为U外=IR，习惯上成为路端电压，内电路的电势降落为U内=Ir，代入E =IR+ Ir 得 ‎ 电动势等于内外电路电势降落之和。‎ ‎【问题】把电源看成等效的两部分即无内阻理想电源和电阻r的串联，则闭合电路内外电路电势如何升降？‎ ‎【回答】从电源正极开始，沿电流流向，先经过电阻r，电势降低Ir，再经过外电路电阻R，电势又降低IR；由电源的负极到正极非静电力作用，使电势又升高E，电源正负极的电势用φ1、φ2表示，对整个过程有φ1－Ir－IR＝φ2，即φ1－φ2＝Ir＋IR，亦即E＝U内＋U外．‎ ‎【问题】闭合电路欧姆定律主要有四种表达形式，其适用范围是什么？所描述的侧重点各有什么不同？‎ ‎【回答】（1）电流形式：，说明决定电路中电流强度的因素与电流间的关系，即电流强度与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比.‎ ‎（2）电压形式：E=I（R+r），或等，它表明电源电动势在值上等于电路中内、外电压之和.‎ ‎（3）能量形式：，此式可以认为是电压形式两端乘以电荷量q而来，使能量转化的本质更显现出来，即移送单位电荷量电荷的过程中，非静电力做功与电场力做功量值相等；也就是说，其他形式的能量转化为电能，再由电能转化为电阻R上的内能的转化过程中，能量守恒.‎ ‎（4）功率形式：或。‎ 总之，闭合电路欧姆定律无论用何种形式表达，本质上都是能的转化与守恒定律在恒定电流中的体现，可见闭合电路欧姆定律是十分重要的定律之一.‎ ‎【课时小结】‎ 通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：‎ ‎1．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压.电源电动势等于闭合电路内、外电阻上的电势降落U内和U外之和，即E＝U内＋U外.‎ ‎2．闭合电路的欧姆定律的内容及公式.‎ ‎【布置作业】‎ 课本P63，问题与练习1,2,3‎ ‎【板书设计】‎ ‎7 闭合电路的欧姆定律 一、闭合电路的欧姆定律 闭合电路的欧姆定律内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律.‎ 表达式式： ‎ 适用条件：外电路是纯电阻的电路。‎ 电动势等于内外电路电势降落之和.‎