2019-2020年高中物理《閉合電路歐姆定律》教案7 新人教版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理《閉合電路歐姆定律》教案7 新人教版選修3-1 教學(xué)過(guò)程: 大家請(qǐng)看屏幕,前面我們學(xué)習(xí)了這一部分電路中的電壓,電流與電阻的關(guān)系,及電功和電功率。我來(lái)出兩個(gè)題目考考大家。我在如圖所示的A,B兩點(diǎn)間加上電壓U,已知形成了從A到B的電流。請(qǐng)問(wèn):A,B兩點(diǎn)哪點(diǎn)的電勢(shì)高?高多少?也就是說(shuō)沿電流的方向,電勢(shì)發(fā)生了降落。且降落的數(shù)值等于它兩端的電壓。(語(yǔ)氣重)從第一個(gè)問(wèn)題來(lái)看,大家對(duì)前面知識(shí)掌握得不錯(cuò)。大家再來(lái)看第二個(gè)問(wèn)題。怎樣才能給A,B兩點(diǎn)間加上電壓?電源,導(dǎo)線(xiàn)與電鍵。這就組成了我們初中所學(xué)過(guò)的閉合電路,那閉合電路中的這一系列的物理量又如何呢?這節(jié)課我們共同研究的閉合電路歐姆定律將解決這一系列的問(wèn)題。 首先我們研究一下電源。大家都知道電源都有兩個(gè)極,正極的電勢(shì)高,負(fù)極的電勢(shì)低,兩極間存在電壓。(切換屏幕)大家請(qǐng)看,這是一節(jié)七號(hào)干電池。我們用屏幕所示的電壓表來(lái)測(cè)一下它兩端的電壓。注意:電壓表現(xiàn)在是接在3V量程上。1.50V,大家再請(qǐng)看,這是一節(jié)五號(hào)干電池。它的個(gè)頭大,是不是電壓也大呢?還是1.50V.我再換一個(gè)更大的一號(hào)干電池。還是1.50V。那我再換成一個(gè)蓄電池。2.00V.通過(guò)剛才這一組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),你可以得到什么結(jié)論呢?請(qǐng)討論。(切換)(學(xué)生回答):凡是干電池電壓都是相同的,而與蓄電池的不同。也就是說(shuō),在電源不接入外電路的情況下,電源兩極間的電壓是由電源本身的性質(zhì)如材料等決定的。為了表征電源的這種特性,我們物理學(xué)中引入了電動(dòng)勢(shì)的概念。 通過(guò)剛才我們分析知道:電源的電動(dòng)勢(shì)的決定因素是電源本身。以后 我們就用符號(hào)E來(lái)表示它。它的單位是伏特與電壓的單位相同。它的大小等于電源兩極間的電壓。剛才咱們做實(shí)驗(yàn)的前提條件是:電源不接入外電路。那在接入外電路的情況下,電源兩極間的電壓是否還等于電源的電動(dòng)勢(shì)呢?對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,咱們還是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究。大家請(qǐng)看屏幕,我已經(jīng)幫大家設(shè)計(jì)好了這個(gè)電路圖,當(dāng)我們把電鍵斷開(kāi)的時(shí)候,相當(dāng)于電源沒(méi)有接入電路中,當(dāng)我把電鍵閉合的時(shí)候,相當(dāng)于電源沒(méi)有接入電路中,伏特表的示數(shù)是電源兩極間的電壓,當(dāng)然也是電源外部的電阻間的電壓。下面我就按這個(gè)電路圖連好電路。(切換)大家請(qǐng)看,我把這兩端分別接在蓄電池的兩個(gè)極上,同樣把這兩個(gè)鍵接在我們屏幕上看到的電壓表的3V量程上?,F(xiàn)在我們打開(kāi)電鍵。讀數(shù)是:2.0V.好,我把電鍵打開(kāi),讀數(shù)是:1.7V.請(qǐng)同學(xué)們考慮一下,我們可從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中得到什么結(jié)論?(切換)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。我們的結(jié)論得到了,問(wèn)題也接踵而至了。為何閉合電鍵后的電源兩極間電壓小于電源的電動(dòng)勢(shì)呢?(稍一停頓)我們共同來(lái)研究一下。 當(dāng)閉合電鍵后,電路中形成如圖所示的電流,沿電流方向,從電源負(fù)極到電源正極,電勢(shì)是升高的,升高的數(shù)值應(yīng)該(需強(qiáng)調(diào))等于電源的電動(dòng)勢(shì);在電源外部,沿電流方向,經(jīng)過(guò)電阻時(shí),電勢(shì)是降落的,降落的數(shù)值應(yīng)該等于上個(gè)實(shí)驗(yàn)中閉合電鍵后伏特表的示數(shù)。由實(shí)驗(yàn)來(lái)看,這個(gè)電勢(shì)降的值比升高的電動(dòng)勢(shì)的值是小的。因?yàn)锳點(diǎn)的電勢(shì)與B點(diǎn)的電勢(shì)肯定是相等的,所以這兩點(diǎn)在同一個(gè)高度上,從這個(gè)與高度差對(duì)比的圖中,你來(lái)看一看有何問(wèn)題?升高的應(yīng)該和降落的相等。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不會(huì)有錯(cuò)誤的,那這個(gè)現(xiàn)象能說(shuō)明什么問(wèn)題呢?只能說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題,電勢(shì)在某些地方還發(fā)生了降落。在哪?現(xiàn)在來(lái)看只能在電源內(nèi)部了。那電勢(shì)為什么會(huì)在電源內(nèi)部發(fā)生降落呢?說(shuō)明在電源內(nèi)部有電阻。好大家來(lái)看蓄電池,我沒(méi)發(fā)現(xiàn)里面有電阻啊,我只是看到里面有溶液呀。對(duì),溶液對(duì)電流也有阻礙作用,所以它也是有電阻的。那現(xiàn)在我們可以把蓄電池這樣等效一下了。(拖上電阻)。從現(xiàn)在來(lái)看,沿電流方向,當(dāng)經(jīng)過(guò)電源時(shí),電勢(shì)即會(huì)升高,又會(huì)降落,咱們不妨再來(lái)個(gè)等效:把電源等效為一個(gè)電源與一個(gè)電阻串聯(lián)。當(dāng)然這個(gè)電阻就相當(dāng)于內(nèi)電阻。沿電流方向,經(jīng)過(guò)內(nèi)電阻,電勢(shì)是降落的,只要降落的數(shù)值等于電動(dòng)勢(shì)與外電阻的電勢(shì)降,我們這個(gè)問(wèn)題不就解決了嗎?從這個(gè)圖中大家很明顯可以得到一個(gè)結(jié)論。電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電壓之和。不過(guò)這個(gè)結(jié)論是剛才我們通過(guò)猜測(cè)與分析得到的,那它到底正確不正確呢?我們可以做個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。 大家來(lái)看這,我們還是用這個(gè)電路。那這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們需要測(cè)量哪幾個(gè)物理量?各如何測(cè)量呢?請(qǐng)同學(xué)們考慮好以后主動(dòng)回答。一是測(cè)電動(dòng)勢(shì)。在電鍵斷開(kāi)的情況下,伏特表的示數(shù)。一是測(cè)路端電壓,即在電鍵閉合的情況下電壓表的示數(shù)。再就是測(cè)內(nèi)電壓了。大家考慮一下,測(cè)路端電壓的時(shí)候是把電壓表并聯(lián)在外電阻兩端,那測(cè)內(nèi)電阻的話(huà)就是把電源并聯(lián)在內(nèi)電阻兩端了。那如何并聯(lián)呢?我們只要在很靠近兩極板的地方插入兩個(gè)銅片,然后把電壓表并聯(lián)在CD兩點(diǎn)間就可以了。好,我們來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn):同學(xué)們請(qǐng)看,我把電壓表!接在電源兩極,我把電壓表2接在已經(jīng)插入電解液的銅片上,好,我把電鍵1閉合得到的數(shù)據(jù)應(yīng)該是電源電動(dòng)勢(shì)。大家一起來(lái)讀數(shù)。我把電鍵2同時(shí)閉合,電壓表1的示數(shù)為外電壓,電壓表2的示數(shù)為內(nèi)電壓。大家一起來(lái)讀數(shù)。大家來(lái)看我們記錄的數(shù)據(jù),你可以得到什么結(jié)論?這就驗(yàn)證了我們的結(jié)論。唉,有些同學(xué)可能會(huì)想,湊巧了,你再變一變外電阻,情況還是如此嗎?好,我們就改變外電阻的阻值來(lái)看一看。由實(shí)驗(yàn)可見(jiàn),我們的分析是完全正確的。同學(xué)們對(duì)整個(gè)過(guò)程明白了嗎?好我們就來(lái)檢測(cè)一下。大家請(qǐng)看屏幕。請(qǐng)對(duì)照上面的電路圖,指出下面的這個(gè)動(dòng)畫(huà)中的各個(gè)部分各相當(dāng)于電路圖中的哪一部分。 很好,看來(lái)同學(xué)們掌握得不錯(cuò)。下面我們把這個(gè)表達(dá)式來(lái)變化一下。若已知閉合電路中的電流為I,外電阻為R,內(nèi)電阻為r,則此式可變?yōu)椋赫?qǐng)這位同學(xué)來(lái)說(shuō)一下。這個(gè)表達(dá)式我又可以變?yōu)椋篒=E/(R+r)這個(gè)式子咱們似曾相識(shí),好我找個(gè)同學(xué)來(lái)把歐姆定律的內(nèi)容來(lái)說(shuō)一下。你對(duì)照著把這個(gè)式的意義來(lái)說(shuō)一下。好經(jīng)過(guò)剛才我們大家的共同努力我們得到了物理上的一個(gè)很重要的定律:閉合電路歐姆定律。它的表達(dá)式是:它的內(nèi)容就是這位同學(xué)剛才所述的: 首先大家來(lái)做一個(gè)題目熟悉一下閉合電路歐姆定律(課本例題)。給大家一分鐘的時(shí)間,看誰(shuí)做得最快。 看來(lái)同學(xué)們掌握得不錯(cuò),我們就進(jìn)一步用它來(lái)解決一些實(shí)際問(wèn)題:大家請(qǐng)看屏幕:當(dāng)外電阻變大或變小時(shí),路端電壓及電路中電流如何?對(duì)這個(gè)問(wèn)題,咱們先共同做一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)觀(guān)察一下現(xiàn)象,然后大家再獨(dú)自從理論上去分析。大家請(qǐng)看屏幕,我們只按如圖所示的電路連好實(shí)物,再調(diào)動(dòng)滑動(dòng)變阻器就可達(dá)到要求了。(切換) 大家請(qǐng)看這,我們從這兩點(diǎn)引出兩根線(xiàn),接在屏幕所示的電壓表上,再?gòu)倪@接出兩根線(xiàn)接在如屏幕所示的這個(gè)電流表上。好,我請(qǐng)個(gè)同學(xué)到講臺(tái)上來(lái)幫我做一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)問(wèn)兩位同學(xué),現(xiàn)在滑動(dòng)變阻器的阻值取什么值?好請(qǐng)你把它的阻值慢慢變小,再慢慢變大。這位同學(xué)你來(lái)說(shuō)一下你看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(切換)下面同學(xué)們就根據(jù)閉合電路歐姆定律來(lái)分析一下出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。 同理我們可證明第二種現(xiàn)象。下面咱們?cè)侔堰@個(gè)理論應(yīng)用到實(shí)際中:大家請(qǐng)看屏幕:當(dāng)外電路斷路時(shí),電路中電壓與電流將會(huì)如何?當(dāng)外電路短路時(shí),電路中電壓與電流又將如何?為節(jié)省時(shí)間,我給同學(xué)們分一下組,這一列往東的同學(xué),你們來(lái)分析第一個(gè)問(wèn)題,這一 列往西的同學(xué)你們來(lái)研究第二個(gè)問(wèn)題??茨膫€(gè)小組的成員討論得最快最好。這實(shí)際上就是剛才我們測(cè)電動(dòng)勢(shì)的方法。由于內(nèi)電阻很小,所以短路會(huì)產(chǎn)生很大的電流,可能會(huì)損壞電源或引起火災(zāi),因此絕對(duì)不允許將電源兩端用導(dǎo)線(xiàn)直接連在一起。 看完實(shí)際應(yīng)用,我們?cè)侔阉由煲幌?,?qǐng)畫(huà)出U--I圖象并研究。 附:課件說(shuō)明課件資料來(lái)源:楊樹(shù)鋒 《閉合電路歐姆定律》課件說(shuō)明 一:本課件的制作平臺(tái)是director7.0,后又生成exe文件,所以它不需要任何支持軟件,對(duì)機(jī)器的配置要求也很低,占內(nèi)存很小,運(yùn)行速度很快。 二:很好地突破了本節(jié)課的重難點(diǎn) 本課件主要包含以下幾個(gè)主要內(nèi)容:本節(jié)課分為了四個(gè)研究問(wèn)題,是以研究性學(xué)習(xí)的形式出現(xiàn)的,即便于學(xué)生自學(xué),也便于老師上課使用。 1:研究問(wèn)題1:這里的一個(gè)特點(diǎn)就是可以直接用鍵盤(pán)記錄數(shù)據(jù),讓學(xué)生便于比較得出結(jié)論,也可供學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)。 2:研究問(wèn)題2:這里并沒(méi)什么可說(shuō)的。 3:研究問(wèn)題3:這是本節(jié)課的重點(diǎn),也是本課件的精華。首先理論分析中的可以拖動(dòng)的電池,解決了等效這一難點(diǎn)。一個(gè)電池等效為一個(gè)理想電池與一個(gè)內(nèi)阻相串聯(lián)。便于學(xué)生形象記憶與理解。第二處是課本上的電梯模擬實(shí)驗(yàn),而且與課本上的情境完全符合。這個(gè)實(shí)驗(yàn)與理論圖象相對(duì)比, 4:研究問(wèn)題4:它的一個(gè)特點(diǎn)是:如果老師在課上講課進(jìn),由于學(xué)生研究性學(xué)生得出的結(jié)論不一定按老師所想的順序來(lái),所以我把答案做了一個(gè)簡(jiǎn)易的隱藏,用到哪一個(gè)就把哪一個(gè)拖出來(lái)。 5:最后就是這里有不少的例題--配有詳細(xì)的解答與分析,不少的練習(xí)題與思考題,配有物理情境與答案,也有一套有標(biāo)準(zhǔn)答案的測(cè)試題,這些同樣可以起到老師學(xué)生都能用的效果。 三:最后這里還提供了一些與本節(jié)課有關(guān)的網(wǎng)址,可供學(xué)生老師參考。 四:為了方便老師使用,我把每一個(gè)研究問(wèn)題都制成了一個(gè)單獨(dú)的課件,而且把其中的精華理論分析與電梯實(shí)驗(yàn)?zāi)M制成一單獨(dú)的課件,這樣這些積件老師們以后想用哪個(gè)都可直接調(diào)用了。 當(dāng)然這個(gè)課件中還有很多不成熟的地方,我只是揀了一些好的地方說(shuō)罷了,望老師與專(zhuān)家們批評(píng)指正。- 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