高一物理教案：《閉合電路歐姆定律》教學(xué)設計(2)

　　四、教學(xué)過(guò)程設計

　　引導：同學(xué)們都知道，電荷的定向移動(dòng)形成電流.那么，導體中形成電流的條件是什么呢?(學(xué)生答：導體兩端有電勢差.)

　　教師引導：如何實(shí)現導體兩端有電勢差?

　　板書(shū)：1、電源：電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉變?yōu)殡娔艿难b置.它并不創(chuàng )造能量，也不創(chuàng )造電荷.例如：干電池是把化學(xué)能轉化為電能，發(fā)電機是把機械能、核能等轉化為電能的裝置.

　　(1)電源能夠不斷地把其他形式的能量轉變?yōu)殡娔�，并且能夠提供恒定的電壓，那么不同的電源，兩極間的電壓相同嗎?展示各種干電池(1號、2號、5號、7號)，請幾個(gè)同學(xué)觀(guān)察電池上面寫(xiě)的規格。并用電壓表驗證。

　　(2)展示蓄電池、紐扣電池，它們兩端的電壓是否也是1.5V呢?那么如何知道它們兩端的電壓呢?

　　結論：電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(zhì)(如材料、工作方式等)決定。

　　同種電池用電壓表測量其兩極間的電壓是相同的，不同種類(lèi)的電池用電壓表測量其兩極間的電壓是不同的.為了表示電源本身的這種特性，物理學(xué)中引入了電動(dòng)勢的概念.

　　板書(shū)：2、電源電動(dòng)勢：電源的電動(dòng)勢在數值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)其兩極間的電壓.

　　問(wèn)題：各種型號的干電池的電動(dòng)勢都是1.5V.那么把一節1號電池接入電路中，它兩極間的電壓是否還是1.5V呢?用示教板演示，電路如圖所示，結論：開(kāi)關(guān)閉合前，電壓表示數是1.5V，開(kāi)關(guān)閉合后，電壓表示數變?yōu)?.4V.實(shí)驗表明，電路中有了電流后，電源兩極間的電壓減少了.

　　設問(wèn)：上面的實(shí)驗中，開(kāi)關(guān)閉合后，電源兩極間的電壓降為1.4V，那么減少的電壓哪去了呢?

　　介紹：閉合電路可分為內、外電路兩部分，電源內部的叫內電路，電源外部的叫外電路.接在電源外電路兩端的電壓表測得的電壓叫外電壓.在電源內部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測得的電壓叫內電壓.我們現在就通過(guò)實(shí)驗來(lái)研究閉合電路中電動(dòng)勢和內、外電壓之間的關(guān)系.

　　板書(shū)：3、幾個(gè)概念(內電路、外電路、內電阻、外電阻、內電壓、外電壓)

　　教師：向學(xué)生介紹實(shí)驗裝置及電路連接方法，重點(diǎn)說(shuō)明內電壓的測量.實(shí)驗中接通電鍵，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭使其阻值減小，由兩個(gè)電壓表讀出若干組內、外電壓 和 的值.再斷開(kāi)電鍵，由電壓表測出電動(dòng)勢 .分析實(shí)驗結果可以發(fā)現什么規律呢?

　　學(xué)生：在誤差許可的范圍內，內、外電壓之和等于電源電動(dòng)勢.

　　板書(shū)：在閉合電路中，電源的電動(dòng)勢等于內、外電壓之和，即 .

　　下面我們來(lái)分析在整個(gè)電路中電壓、電流、電阻之間的關(guān)系.

　　教師：在圖1所示電路圖中，設電流為 ，根據歐姆定律， ， ，那么 ，電流強度 ，這就是閉合電路的歐姆定律.

　　板書(shū)：4、閉合電路的歐姆定律的內容：閉合電路中的電流強度和電源電動(dòng)勢成正比，和電路的內外電阻之和成反比.表達式為 .

　　一般電源的電動(dòng)勢和內電阻在短時(shí)間內可以認為是不變的.那么外電阻 的變化，就會(huì )引起電路中電流的變化，繼而引起路端電壓 、輸出功率 、電源效率 等的變化.

　　板書(shū)：5、幾個(gè)重要推論

　　(l)路端電壓 隨外電阻 變化的規律

　　演示實(shí)驗,圖2所示電路，4節1號電池和1個(gè)10Ω的定值電阻串聯(lián)組成電源(因為通常電源內阻很小， 的變化也很小，現象不明顯)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片，觀(guān)察電流表和電壓表的示數是如何隨 變化?

　　現象：從實(shí)驗出發(fā)，隨著(zhù)電阻 的增大，電流 逐漸減小，路端電壓 逐漸增大.大家能用閉合電路的歐姆定律來(lái)解釋這個(gè)實(shí)驗現象嗎?

　　學(xué)生分析：因為 變大，閉合電路的總電阻增大，根據閉合電路的歐姆定律， ，電路中的總電流減小，又因為 ，則路端電壓增大.

　　結論：路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小.當 →無(wú)窮大時(shí)，外電路可視為斷路， →0，根據 ，則 ，即當外電路斷開(kāi)時(shí)，用電壓表直接測量電源兩極電壓，數值等于電源的電動(dòng)勢;當 減小為0時(shí)，電路可視為短路， 為短路電流，路端電壓 .

　　板書(shū)(1)：路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小.

　　斷路時(shí)， →∞， ;短路時(shí)， ， .

　　電路的路端電壓與電流的關(guān)系可以用圖像表示如下

　　(2)電源的輸出功率 隨外電阻 變化的規律.

　　教師：在純電阻電路中，當用一個(gè)固定的電源(設 、r是定值)向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率 ，

　　又因為 ，

　　所以 ，

　　當 時(shí)，電源有最大的輸出功率 .我們可以畫(huà)出輸出功率隨外電阻變化的圖線(xiàn)，如圖所示.

　　板書(shū)(2)：在純電阻電路中，當用一個(gè)固定的電源(即 、 是定值)向變化的外電阻供電時(shí)，當 時(shí)，輸出的功率有最大值.

　　教師：當輸出功率最大時(shí)，電源的效率是否也最大呢?

　　(3)：電源的效率 隨外電阻 變化的規律

　　教師：在電路中電源的總功率為 ，輸出的功率為 ，內電路損耗的功率為 ，則電源的效率為 ，當 變大， 也變大.而當 時(shí)，即輸出功率最大時(shí)，電源的效率 =50%.

　　板書(shū)(3)：電源的效率 隨外電阻 的增大而增大.

　　四、講解例題

　　五、總結