探究闭合电路欧姆定律教学设计

第四中学课题组   李尚芳

一、教学内容

1.掌握闭合电路欧姆定律，并能应用其解决有关问题；

2.掌握路端电压和外电路电阻的关系，掌握讨论电路结构变化题的一般方法

3.掌握闭合电路的U-I图象

二.教学目标

1.理解电动势的概念，知道电动势等于内外电路上的电势降落之和

2.掌握闭合电路欧姆定律的物理意义及适用条件

3.掌握闭合电路欧姆定律，会灵活运用定律进行动态分析

4.掌握路端电压与电流（或外电阻）的关系

5.掌握闭合电路的功率表达式和电路中的能量转化关系

三、问题诊断与分析

问题：路端电压与电流的关系?

分析：闭合电路欧姆定律可变形为U＝E－Ir，E和r可认为是不变的，由此可以作出电源的路端电压U与总电流I的关系图线，依据公式或图线可知：

1. 路端电压随总电流的增大而减小

2. 电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E．在图象中，U—I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势

3. 路端电压为零时，即外电路短路时的电流I＝E/r．图线斜率绝对值在数值上等于内电阻

四. 教学过程

1．电动势

（1）物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量．

在外电路中，正电荷在电场力的作用下，由电源的正极向电源的负极做定向移动，从而形成了电流．要使电路中有持续恒定的电流，就必须保持电源的正、负极间有持续电压．电源的作用就是保持电源两极之间的电压．如第78页图4-4要让小球从滑梯上持续不断的滑下来，就必须保证滑梯的上端一直有小球，所以这些孩子们把滑下来的小球再拿回滑梯顶端，电源的作用就跟这些孩子一样，大家想想，电源的作用是什么？从做功和能量转化的角度出发，你能解释电源的作用吗？

（2）大小：等于电路中通过1 C电量时电源所提供的电能的数值，等于电源没有接入电路时两极间的电压，在闭合电路中等于内外电路上电势降落之和E＝U外＋U内．

2．闭合电路的欧姆定律

闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比：I＝ ．

常用表达式还有：

E＝IR＋Ir＝U＋U′和U＝E－Ir

3．路端电压U随外电阻R变化的讨论

电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的：

（1）外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高；

（2）外电路断开时，R＝∞，路端电压U＝E；

（3）外电路短路时，R＝0，U＝0，I＝ （短路电流），短路电流由电源电动势和内阻共同决定，由于r一般很小，短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾．

4．路端电压与电流的关系

闭合电路欧姆定律可变形为U＝E－Ir，E和r可认为是不变的，由此可以作出电源的路端电压U与总电流I的关系图线，如图所示．依据公式或图线可知：

（1）路端电压随总电流的增大而减小．

（2）电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E．在图象中，U—I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势．

（3）路端电压为零时，即外电路短路时的电流I＝E/r．图线斜率绝对值在数值上等于内电阻．

五. 案例分析

例1. 有关电源的电动势，下列说法正确的是

A．由 可知，闭合电路的I越大，电源电动势也越大

B．电源电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的本领，电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领越强

C．用电压表测电源两极的电压时，电压表的读数就是电源电动势

D．电源电动势在数值上等于电路中流过1 C电荷量时电源把其他形式的能转化成电能的量

解析：本题的关键是正确理解电源电动势的物理意义以及决定电动势大小的物理意义。

电动势的大小由电源本身的性质决定，与外电路无关，故A错；电源电动势越大，把其他形式的能转换成电能的本领越强，故B正确；电源电动势在数值上等于没有接入电路时两极间的电压，C中电压表的读数实际上是路端电压，小于电动势，故C错；从能量转化方面来看，电源电动势在数值上等于电路中流过1 C电荷量时电源所提供的电能，而这一电能正是由电源把其他形式的能转化而成的，故D正确。

答案：BD

例2. 太阳能电池是利用太阳能的一种有效装置。现有一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA。若将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是

A．0.20 V      B．0.10 V        C．0.40 V       D．0.30V

解析：开路电压即外电路断路时电源两极间的电压。

电源没有接入外电路时，路端电压值等于电动势，所以电动势E=800 mV，由闭合电路欧姆定律得短路电流

所以电源内阻r=20

该电源与20 的电阻连成闭合电路时，电路中电流 =20mA

所以路端电压=400mV=0.40V，C正确

答案：C

六.课堂小结

本节内容属于基础性的知识内容,是为后面学习磁场、电磁感应、电磁振荡电路打基础。其中的很多知识点是联系后面的桥梁(电动势,路端电压,全电路欧姆定律)，其中有很多方法(电路分析、电路简化、电路计算)渗透在后面各单元的复习中,还要有路的意识(会识路、画路、析路、算路)对后面的复习具有指导性意义。与实验相结合的知识要特别引起重视：高考的重点是本章的电学实验，电学实验要首先会识别电路，会画电路，会分析电路，会计算电路。