2019-2020年新課標人教版3-1選修三2.7《閉合電路的歐姆定律》WORD教案6.doc

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2019-2020年新課標人教版3-1選修三2.7《閉合電路的歐姆定律》WORD教案6 一、教學目標 1.在物理知識方面的要求 （1）熟練掌握閉合電路歐姆定律的兩種表達式E=U＋Ir和 （2）掌握電源的總功率P總=IE，電源的輸出功率P輸=IU，電源內(nèi)阻上損耗的功率P損=I2r及它們之間的關(guān)系P總＝P輸+P損。 2.在物理方法上的要求 進一步培養(yǎng)學生用能量和能量轉(zhuǎn)化的觀點分析物理問題的能力，并使學生掌握閉合電路歐姆定律的推導過程。 二、重點、難點分析 1.重點是閉合電路歐姆定律。 2.難點是應用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流隨外電阻變化的關(guān)系。 三、教學過程設計 （一）復習提問（上節(jié)課后的思考題） 當電源不接外電路時（開路時），非靜電力與電場力有什么關(guān)系？當電源接上外電路時，電源內(nèi)部的非靜電力與電場力是什么關(guān)系？在電源內(nèi)部非靜電力做的功與在外電路中電場力做的功是什么關(guān)系？ 歸納總結(jié)學生的回答： 當電源不接外電路時，在電源內(nèi)部非靜電力與電場力平衡，電荷不移動，正、負極間保持一定的電勢差。靜電場中的電勢差等于電場力將電量為q的正電荷從高電勢處（正極）移到低電勢處（負極）電場力做 等于非靜電力將電量為q的正電荷從電源負極移向電源正極的過程中非既然此時非靜電力與電場力平衡，則電源的電動勢等于電源不接外電路時（開路時）正、負極間的電勢差，即E=U斷。 當電源接上外電路時，在外電路正電荷從電源正極向負極移動，電場力做正功；在電源內(nèi)部正電荷從電源負極移向正極，正電荷所受的非靜電力大于電場力，合力的方向是從負極指向正極。此時在電源內(nèi)部非靜電力反抗電場力所做的功，大于在外電路中電場力所做的功。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，在電源內(nèi)部非靜電力反抗電場力所做的功是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的量度；在外電路中電場力所做的功是電能轉(zhuǎn)化或其他形式的能的量度。也就是說在電源內(nèi)部“產(chǎn)生”的電能，大于在外電路中“消耗”的電能。多余的能量哪去了呢？ （二）主要教學過程 1.應用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律推導閉合電路歐姆定律 電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源與一個負載（不一定是純電阻）接成一閉合電路，設負載兩端電壓為U，電路中的電流為I，通電時間為t。電源的非靜電力做功為 W非=qE=IEt 即有這么多的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。同時在電源內(nèi)部電流要克服內(nèi)電阻的阻礙作用做功W2=I2rt，即在電源內(nèi)部有這么多的電能要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在電源內(nèi)部同時有兩種作用，一是“產(chǎn)生”電能，同時又要“消耗”一部分電能。在負載上（外電路）電流所做的功W1=IUt，即在負載上要“消耗”這么多電能。 由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，電源“產(chǎn)生”的電能應當?shù)扔谠趦?nèi)阻上和負載上“消耗”的電能之和，即W非=W1＋W2 IEt=IUt+I2rt （1） （1）式兩端消去t得： IE=IU+I2r （2） （2）式中的IE為電源的總功率，即P總=IE；IU為負載上消耗的電功率，也就是電源供給負載的電功率，叫做電源的輸出功率，即P輸=IU； I2r為在電源內(nèi)阻上消耗的功率，即P損=I2r。 （2）式也可表示為 P總=P輸＋P損 （2）式兩端再消去I，得 E=U＋Ir （3） （3）式中E為電源的電動勢；U為負載兩端的電壓，也就是電源兩極之間的電壓，稱為路端電壓；Ir為在電源內(nèi)阻上的電勢降，也叫做內(nèi)電壓。當負載為純電阻時，設其阻值為R，則有U=IR，則（3）式可寫成 E=IR＋Ir （3）、（4）兩式均叫做閉合電路歐姆定律，也叫做全電路歐姆定律。 請同學分析（3）、（4）這兩式的適用條件有何不同？ 2.路端電壓 負載兩端的電壓，也就是電源兩極之間的電壓，叫做路端電壓。當負載是純電阻時，路端電壓U=IR，其中R是負載電阻的阻值，I是通過負載的電流。 E＝U＋Ir U=E-Ir 電源的電動勢和內(nèi)阻r是一定的，當負載電阻R增大時，電流I將減小，則電源內(nèi)阻上的電勢降Ir將減小，所以路端電壓U增大，所以路端電壓U隨外電阻的增大而增大。 有兩個極端情況： （1）當R→∞，也就是當電路斷開時，I→0則U=E。當開路（亦稱開路）時，路端電壓等于電源的電動勢。 在用電壓表測電源的電壓時，是有電流通過電源和電壓表，外電路并非開路，這時測得的路端電壓并不等于電源的電動勢。只有當電壓表的電阻非常大時，電流非常小，此時測出的路端電壓非常近似地等于電源的電動勢。 （2）當R→0時，I→E/r，可以認為U=0，路端電壓等于零。這種情況叫電源短路，發(fā)生短路時，電流I叫做短路電流， 一般情況下，要避免電源短路。 例1.在如圖1所示的電路中，R1=14.0Ω，R2=9.0Ω，當開關(guān)S扳到位置1時，電流表的示數(shù)為I1=0.20A；當開關(guān)S板到位置2時，電流表的示數(shù)為I2=0.30A，求電源的電動勢和內(nèi)電阻。 （E＝3.0V， r＝1.0Ω） 目的：（1）熟悉閉合電路歐姆定律； （2）介紹一種測電動勢和內(nèi)阻的方法 例2.在如圖2所示的電路中，在滑動變阻器R2的滑動頭向下移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)變化情況如何？ 目的：熟悉路端電壓隨外電阻變化的關(guān)系及分析方法。 （三）課堂小結(jié) 1.閉合電路歐姆定律的兩種表達式及其適用條件。 2.路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律。 （四）布置作業(yè) 書面作業(yè)（略）。 思考題： （1）為了測量一個電源的電動勢E和內(nèi)阻r，給你一個電壓表（沒有電流表），你還需要什么儀器？如何連接電路？如何測量？ （2）當外電阻R變化時，電源的輸出功率將如何變化？ 目的：為下一節(jié)做準備。