《电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律》教学设计.docx

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《电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律》教学设计

《电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律》教学设计

一、教学目标

知识与技能

（1）知道电动势的概念，知道电动势等于电源未接入电路（电源开路）时两极间的电压。

（2）知道电源的电动势等于内、外电压之和。

（3）理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能用来解决相关问题。

过程与方法

（1）通过“探究电源是否有内阻”和“研究内、外电压之间的关系”的实验，感悟探究物理规律的科学思路和方法；

（2）通过闭合电路欧姆定律解决一些实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

情感态度与价值观

（1）通过本节的学习活动，鼓励学生勇于探究与日常生活相关的物理问题

（2）通过探究活动，培养学生严谨的科学态度和合作精神

二、教学重点

1、理解电动势的物理意义

2、对闭合电路欧姆定律的理解和应用

3、探究过程，培养学生的科学思想和方法

三、教学难点：

1、闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和

四、教学方法

启发式教学，探究式教学法，实验教学法

五、教学用具

电源、开关、小灯泡、滑动变阻器、电压表、化学电池、导线若干、多媒体、实物投影、学案

六、教学过程：

【演示实验】【提出问题】

两个相同的小灯泡分别接在两节电池上，亮度不一样，请思考一下：

小灯泡亮度微弱的可能原因？

请大家根据生活常识和初中所学的知识分析一下。

【提问】

根据初中所学的知识，电源两端电压不变，小灯泡亮度微弱，说明电流小了，电压相同，电流小，那说明电阻大，而这里只可能是电源引起的，说明电源可能有电阻。

接下来，我们就先来具体研究电源。

一、电源

我们首先来看下，电源是什么呢？

这是初中学习的电路的一部分（图1），小灯泡不会发光，因为没有电源，也就是大家初中经常所说的没有电压（也就是没有电势差），而有电压的东西很多，比如说大家学习的电容器，充满电后两极板间就有电压，将电容器接到小灯泡上，小灯泡是否会发光呢？

电容器接上后，电子会发生定向移动，与正电荷中和，两极板上电荷量要减少，根据电容器知识，电量减少，电压就会减少，而且不止是一个电荷要中和，其他电荷也要中和，所以，即使小灯泡连上去，小灯泡也不会亮（最多亮一下），那电容器能成为电源吗？

【提问】

电容器因为不能持续提供电流而不能当作电源，怎样才能将这个装置转化成电源呢？

若有一个装置，可以讲中和掉的正负电荷不断分开，以增加两极板上的电荷量，从而保持电压不变，这个装置就能当作一个电源。

为什么自然状况下不行呢？

我们来看，两极板间电场方向向右，而负电荷受到的电场力方向向左（图4），自然状态下，电荷不会向右运动，就像我们生活中一样，俗话说“人往高处走，水往低处流”，要想把水从低处抽往高处，经常用到抽水机（图5），在将水从低处抽往高处的过程中，需要消耗电能，克服水的重力做功，转化成水的重力势能，那对比一下，在电子从征集移向负极的过程中，电子的什么能增加了呢？

（电势能）增加的电势能是哪里来的呢？

如果是化学电池，就是化学能转化为电势能，如果是核电站，就是原子能转化为电势能，所以从能量转化的角度，电源就是一个将其他形式的能转化为电势能的装置。

1、电源

定义：

将其他形式的能转化为电势能的装置。

生活中有很多电源，比如说，卫星上经常用太阳能电池，钟表上，经常用5号干电池，电瓶车上常用的铅酸蓄电池，我们选择这些电池是根据我们的能量需要的，也就是说，不同的电源将其它形式的能转化为电势能的本领是不一样的，为了描述这个本领，在物理中，用电动势来表示该本领。

图6

2、电动势

（1）用来表示电源将其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量。

电动势越大，表明电源把其他形式的能转化为电势能的本领越大。

（2）大小：

等于电源未接入电路（电源处于开路）时两极间的电势差，用字母E表示。

（3）注意：

电源上标的电压指的是电源的电动势，一般是不会变化的！

知道了电源的基本知识，接下来，我们来看，电源真的有电阻吗？

我们看这个实验，将滑动变阻器并联在的电源上，在变阻器两端并联电压表，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，根据我们初中的知识，滑动变阻器两端的电压等于电源电压，改变滑片的位置，电压表示数不变，是否真的是这样呢？

老师这里准备了一套实验器材，线路我已经连接了一部分，我们请一个同学来连接剩下的线路，并进行操作。

【学生进行实验】

从实验中，我们可以看出，当滑动变阻器阻值减小的时候，变阻器

两端电压减小，而减少的这部分电压，只可能是电源拿走了，因此，电

图7

源有电阻。

3、电源的内阻

电流通过电源内部，电源内部也是一段电路，也有电阻，它被称为

电源的内电阻，简称内阻。

常用r表示。

用导线把电源、用电器连成一个电路，称为闭合回路，我们把电源外部的用电器和导线构成外电路。

把电源内部称为内电路，既然电源有内阻，电流流过电源内部时，内阻上就有电压，我们称为内电压，外电路上的电压称为外电压，也叫做路端电压，路端电压很好测量，那内电压呢？

我们这里的两种都不能够进行内电压的测量，老师这里给大家介绍一种可以测量内电压的装置——化学电池，首先我们看下实验的原理图（图10），它的正极是锌板，负极是铅板，里边是稀硫酸，它的内部是开放的，用两个探针分别靠近电源的正负极，连接电压表就可以得到内电压，探针要离极板足够近，注意的是，电流在电源外部由正极流向负极，在电源内部由负极流向正极。

通过滑动变阻器改变外电压，这是实验仪器。

这个实验较为复杂，老师事先连接好了，下面我将进行实验，请一个同学来读数，另一个同学来记录一下，下边的同学请在学案上记录内外电压的读数。

【实验操作】

请大家观察所记录的数字，看下内外电压有什么关系呢？

【提问】

从大家记录的数据可以看出，当外电压减小的时候，内电压增大，且

内、外电压之和为定值，那大家猜测一下，这个定值等于什么呢？

（学生很可能回答电动势）【进行测量】大量的实验和理论证明，内外电压之和等于电动势，即Ur+U路=E。

现在我们知道了电流流过闭合回路时，内、外电压的关系，那么，闭合回路中的电流如何计算呢？

我们先看一个大家熟悉的电路（图12），大家先看下这个电路的电流如何计算。

I=U/R，我们计算时用到的原理是欧姆定律，我们来回顾下欧姆定律的内容。

【提问】那今天我们知道，电源有内阻，我们又该如何计算呢？

I=E/（R+r）。

这个式子

就是我们要学习是下一个内容—闭合电路欧姆定律的表达式，请大家对比欧姆定律，尝试着用文字描述一下呢【学生表述】

二、闭合电路欧姆定律

1、内容：

在外电路为纯电阻的闭合回路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比

2、表达式：

3、适用条件：

外电路是纯电阻电路

接下来我们来看下闭合电路欧姆定律如何应用，首先，请大家尝试着用解释我们课前的实验，电池用旧了，内阻会变得很大

我们再看另一个教材上的实验，请大家尝试理论分析一下，一次闭合开关，小灯泡亮度会如何变化【提问】【进行实验，验证猜想】

图14

接下来，我们来练习一下公式的运用

例题：

如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和路端电压。

练习：

在如图所示的电路中，R1=14Ω，R2=9Ω，当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1=0.2A；当开关S切换到位置2时，电流表的示数为I2=0.3A，求电源电动势E和内电阻r。

【本课小结】

【课后探究】若给你一个电压表、一个电阻箱、导线若干、开关，如何测量一节干电池的电动势和内阻？

七、板书设计：

§2.4电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律

二、闭合电路欧姆定律

1、内容：

2、表达式

3、适用条件

一、电源

1、电源

2、电动势

（1）定义

（2）大小

（3）注意：

3、电源的内阻