2.7闭合电路欧姆定律定律

2.7闭合电路欧姆定律定律

一、教学目标

（一）知识与技能

1、通过探究推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。

2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算相关问题。

3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。

4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决相关的电路问题。

5、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。

（二）过程与方法

1、通过探究推导出闭合电路欧姆定律及其公式，培养学生推理水平。

2、通过演示路端电压与负载的关系实验，培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。

3、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生使用物理知识解决实际问题的水平。

（三）情感、态度与价值观

通过本节课教学，增强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践水平。

教学重点

1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律实行相关讨论。

2、探究路端电压与负载的关系

教学难点

路端电压与负载的关系

教学方法

演示实验，讨论、探究、讲解

教学用具：

滑动变阻器、电压表、电流表、电键、导线若干、投影仪、多媒体电脑

教学过程

（一）引入新课

教师：演示实验（1）用电压表测两个电池组的电动势

（2）用电动势小的电池组接灯泡观察灯泡亮度

猜想：用电动势大的电池组接灯泡亮度如何？

现象：用电动势大的电池组接灯泡时亮度小

（二）实行新课

1、闭合电路欧姆定律

教师：（投影）教材图2.7-1（如图所示）

教师：闭合电路是由哪几部分组成的？

学生：内电路和外电路。

教师：在外电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？

学生：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。

教师：在内电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？

学生（代表）：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。

教师：这个同学说得确切吗？

学生讨论：如果电源是一节干电池，在电源的正负极附近存有着化学反应层，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。

教师：（投影）教材图2.7-2（如图所示）内、外电路的电势变化。

教师：探究一：闭合电路的能量转化

如图电源电动势为E，内电阻r，外电阻为R，当电键闭合后，电路电流为I。试分析整个电路中的能量转化

在t时间内外电路中电流做功产生的热为：

Q外＝

在t时间内内电路中电流做功产生的热为：

Q内＝

电池化学反应层在t时间内非静电力做的功：

W=

根据能量守恒定律可得：

整理后得到：

。

学生：（1）E外=I2Rt

（2）E内=I2rt

（3）W=Eq=EIt

根据能量守恒定律，W= E外+E内

即EIt =I2Rt+ I2rt

整理得：E =IR+ Ir

或者

教师（协助总结）：这就是闭合电路的欧姆定律。

（1）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。

（2）公式：I=

（3）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

该式表明，电动势等于内外电路电势降落之和。

2、路端电压与负载的关系

探究二：路端电压跟负载的关系

提出问题：对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，路端电压U如何变化？

学生：据I= 可知，R增大时I减小；R减小时I增大。

猜想：若外电阻R增大，路端电压U会有怎样的变化？

学生：有人说变大，有人说变小。

设计实验：设计怎样的电路图并在方框内画出电路图。(一节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线若干）

验证猜想：根据设计的电路图实行实验处理实验数据对实验结果实行归纳

注意极值的分析。

实践是检验真理的惟一标准，让我们一起来做下面的实验。

演示实验：探讨路端电压随外电阻变化的规律。

（1）投影实验电路图如图所示。

（2）按电路图连接电路。

（3）调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，观察路端电压怎样随电流（或外电阻）而改变。（4）利用EXCEL作图，处理数据。

学生：总结实验结论：

当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。教师：下面用前面学过的知识讨论它们之间的关系。路端电压与电流的关系式是什么？

学生：U=E-Ir

教师：就某个电源来说，电动势E和内阻r是一定的。当R增大时，由得，I减小，由U=E-Ir，路端电压增大。反之，当R减小时，由得，I增大，由U=E-Ir，路端电压减小。

拓展：讨论两种特殊情况：

教师：刚才我们讨论了路端电压跟外电阻的关系，请同学们思考：在闭合电路中，当外电阻等于零时，会发生什么现象？

学生：发生短路现象。

教师：发生上述现象时，电流有多大？

学生：当发生短路时，外电阻R=0，U外=0，U内=E=Ir，故短路电流I= 。

教师：一般情况下，电源内阻很小，像铅蓄电池的内阻只有0.005 Ω~0.1Ω，干电池的内阻通常也不到1 Ω，所以短路时电流很大，很大的电流会造成什么后果？

学生：可能烧坏电源，甚至引起火灾。

教师：实际中，要防止短路现象的发生。当外电阻很大时，又会发生什么现象呢？

学生：断路。断路时，外电阻R→∝，电流I=0，U内=0，U外=E。

教师：电压表测电动势就是利用了这个原理。

3、闭合电路欧姆定律的应用（投影）

教师引导学生分析解决例题。

讨论：电源的U—I图象

教师：根据U=E-Ir，利用数学知识能够知道路端电压U是电流I的一次函数，同学们能否作出U—I图象呢？

学生：路端电压U与电流I的关系图象是一条向下倾斜的直线。

投影：U—I图象如图所示。

教师：从图象能够看出路端电压与电流的关系是什么？