《研究闭合电路》第一课教学设计.docx

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《研究闭合电路》第一课教学设计

《研究闭合电路》第一课教学设计

梁运平2010.1.15

一、教学理论

新课标要求：

“高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情；认识物理学对科技的进步”。

为了构建具有“探究、自主、知识迁移”的课堂教学方式，使学生感受自然科学探究的过程和方法，所以在本节课的教学过程中，以演示实验和学生自主探究为基础，创设良好的教学情景，激发兴趣，让学生在知识迁移中锻炼思维能力。

二、教材分析

1、本节内容：

《研究闭合电路》是粤教版高中物理3-1第二章《电路》的第三节内容，本节内容分三课时完成，内容分别为闭合电路欧姆定律、电源电动势和内阻的测定、闭合电路的动态分析。

本节为第一课，介绍电动势的概念、闭合电路的欧姆定律、路端电压与负载的关系等知识。

2、在教材中的地位:

本节课是在学生学习了“电阻定律”、“电路串并联关系”以及初中所学“部分电路欧姆定律”基础上进行的，可说是部分电路欧姆定律的延伸，也是以后学习以及分析各种电路（感应电动势的电路、交流电的电路）的基础，是电学的基本规律之一，在整个电流知识体系中起着承上启下的作用。

本节内容是恒定电流这一章的重点内容，也是核心内容.学好本节知识是学好高中电流知识基础。

三、学情分析

1、高考理科综合改革应该会使考试难度相比以往略有降低，加上教学课时每周只有三节课，因此需要科任老师根据学生的层次以及认知水平对教材重新处理。

2、电动势与内外压的关系是本节课的重点，教材是通过实验探究的方式得出结论，但由于实验室不具备相关器材，所以采用类比理解的方式理解结论。

3、学生已经掌握了包括部分电路欧姆定律，串、并联电路等基本的电路知识，在思维上应该可以由部分电路欧姆定律到闭合电路欧姆定律的知识迁移。

4、选修理科的学生已经具备了一定的动手、观察、归纳能力，能够积极参与实验探究，对“意外”的现象有比较浓厚的兴趣，但实验归纳的意识和能力不足，课堂上需要老师必要的引导和启发。

基于以上分析，在学法上，引导学生采用自主探索与老师引导相结合的学习方式.让每一个学生都能参与思考，把知识进行迁移,学会学习。

四、教学目标

1、介绍内电路与外电路概念，使学生体会内电路也是电路的有机组成部分并明白内外电路的串联关系。

2、理解电动势的概念是教学中的一个难点，因此处理好电动势概念对教学很重要.限于学生的知识水平，关于电动势本身，要做好以下几方面的介绍：

①是电源本身的性质决定的.②等于电源没有接入电路时两极间的电压.③在闭合电路中，等于内、外电路上的电压之和.④反映了电源把其他形式的能量转化为电能的本领。

3、闭合电路欧姆定律是教学的重点之一。

在理解前两个教学目标的基础上，让学生尝试由部分电路欧姆定律向闭合电路欧姆定律的知识迁移。

培养演绎推理能力。

4、掌握路端电压跟电流（外电阻）的关系是本节内容的又一个重点。

学生通过实验探究理解并掌握路端电压和总电流随外电阻的变化关系，不仅培养实验探究能力，还能树立学生普遍联系的哲学观点。

五、教学方法与教学手段

1．教学方法

实验探究法、演绎推理法

2．教学手段

演示实验、多媒体

六、学法分析

学习的过程就是学生理解、整理、运用知识和培养学习能力的过程，因此，在物理教学中，我觉得应该尽量结合学生已有知识进行设疑，制造思维“冲突”，然后在解决问题的过程中使到学生获取新知，培养相应能力。

本节课的教学中我主要渗透以下三个方面的学法指导。

1、让学生学会通过观察实验、分析、类比获取物理知识。

如，在电动势的教学在中，让学生观察、测量各种不同的电源、引导他们分析出，电源就是把其他形式的能转化为电能的一种装置，电源的电动势由电源本身决定；类比理解电源电动势大小等于内外电路电压之和。

2、培养学生的演绎推理法。

如，在学生得出：

电源电动势等于内外电路电压之和后，让学生自己推导出闭合电路欧姆定律。

3、让学生学会在探究性实验中自己观察和分析现象，从现象中归纳出“新”的物理规律。

从而培养发散思维和归纳思维能力。

如，研究路端电压、干路电流跟负载的关系的实验。

七、教学资源

电路示教板、电池、蓄电池、电压表、电流表、导线、电键等

八、教学流程

V

2_

1_

S_

R2_

R1_

_

Er_

E,r_

R_

_

实验引趣引导初探思维迁移自主探究交流总结知识应用

九、教学过程

（一）实验导入（5分钟）

学生演示实验探究，在图1的示教板上完成三次实验探究：

探究一：

闭合K1，读出电压表示数，并说出此读数表示什么？

探究二：

让学生猜测：

再闭合K2，电压表示数会改变吗？

多数学生的结论是：

读数不变,之后动手实验，现象与结论不符，此读数变化，且减少！

减少的电压消耗在哪部分了？

探究三：

让学生再猜测：

闭合K3,再并联多一个同样规格的灯泡，原先灯泡的发光如何变化？

电压表示数会改变吗？

多数学生的结论是：

灯泡亮度不改变，读数不变.之后动手实验，现象与结论不符：

灯泡变暗，读数变化，还是减少！

师：

在初中时一般认为电池两端的输出电压不变，即伏特表的读数应不变。

可是接入灯泡后，伏特表的读数在变小。

引导：

“伏特表的示数在减小，这就说明电池的输出电压在变化，原因是什么？

学完今天的内容，大家自己就可以解释。

”

设计意图

从实验模拟生活现象引入问题，演示出学生缺乏观察并感到意外的现象，让学生发现旧知识解决实际问题会产生矛盾，迫切需要一种解决新问题的理论和方法，激发学生要解决问题的欲望，从而使学生带着问题听课，以便达到最佳教学效果.

（二）、新课教学

（1）介绍什么是闭合电路、内电路、外电路。

强调电源和外电阻一样也是电阻，在闭合电路中也需要消耗电压；电源和外电阻构成串联电路。

（2分钟）

（2）电动势（E）：

（5分钟）

1）演示实验：

展示不同规格的常用干电池、蓄电池，并用电压表分别测两端电压，干电池两端的电压约为1.5伏，蓄电池两端的电压约为2.0伏。

2）电动势概念的引入：

不同类型的电池两极间的电压不同，是由电源本身的特性决定的。

为描述不同类型的电源两极间电压的不同而引入——电动势。

3）电动势的数值：

电动势的数值等于没有接入外电路时电源两极间的电压。

（电动势等于电源的开路电压）。

或通路时：

E=U内+U外（此时再来解释引入实验中的电压表读数为何变化。

）

（3）闭合电路欧姆定律（5分钟）

用多媒体展示图2

设问：

设电压表读数为U,电流表读数为I,根据初中所学部分电路欧姆定律列出关于电阻R的表达式？

学生答：

U=IR。

探究：

如果已知电源的电动势E和内阻r，那还可以得出哪些表达式？

填写如下表格——

电阻关系

电压关系

电流关系

外电路

R

U外

I=U外/R

内电路

r

U内

I=U内/r

闭合电路

R总=R+r

E=U内+U外

I=E/（R+r）_

学生总结：

闭合电路中的电流跟______成正比，跟_______成反比。

这一结论称为闭合电路欧姆定律

设计意图：

由电动势和部分电路欧姆定律的已知知识，引导学生来推导闭合电路欧姆定律.这样的知识迁移符合学生的认知规律，同时也使学生学会用已知推导未知的一般过程，充分发挥学生的主体作用.

（4）路端电压与负载的关系（8分钟）

设问：

什么是路端电压？

学生答：

外电路两端的电压叫路端电压，即外压。

路端电压随外电阻的变化情况（设疑——猜测——实验——分析——结论）

实验探究：

改变外电路的电阻（先最左端往右滑动，再由最右端往左滑动），

观察路端电压和干路电流的变化情况。

将实验现象和分析填入表格中。

　　1）、实验现象和规律

R外增大

R外=∞

R外减小

R外=0

I=E/（R+r）

U内=Ir

U路=E-U内

2）引导学生分析得出结论：

外电路电阻增大时，电流减小，路端电压增大；外电路电阻减小时，电流增大，路端电压减小。

设计意图培养学生利用从一般到特殊的思维方法分析问题的能力.

3）、问题回归,回应引入实验探究。

（找学生分析）

探究一：

闭合K1，外电路断开，可理解为R外=∞，U外=E。

探究二：

闭合K2，接入灯泡，R外=R灯，U外

探究三：

闭合K3,再并联多一个同样规格的灯泡，并联电阻减小，R外减小，电压表读数减小，灯泡变暗。

设计意图培养学生应用课堂知识解释实际生活中的一些现象的能力.

（5）、例题分析（多媒体展示）（10分钟）

例1：

由电动势一定的电源和一个固定外电路（外电阻一定）组成的闭合电路中：

A.电源的内阻越小，总电流越大；

　　B.电源的电动势等于外电压；

　　C.电源的内阻越大时，外电压越大；

　　D.电源的总电流越大，外电压越小.

设计意图通过定性分析，考察学生对概念的理解，通过学生的反馈了解学生对本节内容的掌握情况.

例2（教材P46，例1）：

如图所示电路中，电动势E=4.5V，内阻r=0.36Ω，外电阻R=4.14Ω，

（1）求电路中的电流和路端电压。

（2）忽略电源内阻，再求电路中的电流和路端电压。

设计意图通过定量计算，考察学生对闭合电路欧姆定律的灵活应用。

例3（教材P47，例2）：

图中的电路中R1=14Ω，R2=9Ω，当S扳至位置1时，电压表示数U1=1.4V；当S扳至位置2时，电压表示数U2=1.35V，求E和r.（教师引导学生分析，师生共同完成）

设计意图例题提供了一种测量电源的电动势E和内阻r的方法。

（6）、小结（5分钟）

“闭合电路欧姆定律”是本章的基础，是我们解决电路部分问题的重要手段。

本节课内容包含——

1、闭合回路分为内电路和外电路，内、外电路构成串联关系。

2、电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的本领，由电源本身决定。

其大小等于电路的总电压。

E=U路+U内

3、闭合电路中的电流跟电动势成正比，跟总电阻成反比。

I=E/（R+r）

4、路端电压与负载关系：

外电路电阻增大时，电流减小，路端电压增大；外电路电阻减小时，电流增大，路端电压减小

——下一节课，我们将探讨电源电动势与内阻求解方法。

（7）、作业

课本P49--3

（三）板书设计

研究闭合电路

一、电路组成：

内电路和外电路

二、电动势的概念与理解

三、闭合电路欧姆定律

四、路端电压与负载的关系

十、课后反思

上个星期我才刚上完本节内容，结合自己的教学设计、课前预期和学生的课堂反应谈几点教学反思——

可取之处:

　1、在课前，根据对学生已有知识和能力的了解,特别是学生对部分电路的欧姆定律已经根深蒂固,所以就此设计了一个引入实验：

猜测外电压与外接电阻的变化关系,而学生根据已有知识猜测的结果与实验不符,这样从实验引入，演示出“矛盾”的现象，激发学生求知的欲望，从而使学生带着问题听课，以便达到最佳授课效果.

　2、闭合电路欧姆定律的总结是难点，由实验归纳得出的方式最佳，但考虑到本校条件，以学生已有部分电路欧姆定律做基础进行知识迁移，利用列表格对比得出闭合电路欧姆定律。

这样的处理符合实际，且能使学生在自主知识迁移中提高思维能力.

不足之处:

　1、学生自主探究的时间不充裕，需要根据各班学生的实际反应在课堂上灵活调整教学节奏，给学生更充分的探究和交流时间才能达到更好的教学效果。

　2、本节课学生需要应用初中所学部分电路欧姆电路进行知识迁移，但由于相隔时间过长，一小部分学生已经遗忘所学知识。

所以应课前布置一些习题,巩固旧有知识，节约复习时间.

再教设计

　1、制定教学学案，帮助学生课前复习及巩固部分电路欧姆定律知识。

还把本节课实验探究的具体问题和要求在学案中呈现，提高课堂效率。

2、自主探究是本节课的灵魂，所以我会尝试在实验室进行本节课，安排学生进行分组实验探究，让更多学生参与探究，在交流和思考中理解新知。

在新课程改革的过程中，老师是探索者，引导者，也是学习者，只有不断地思考和总结，才能与学生共同成长。

研究闭合电路

深圳外国语学校吴学柱

一,教学内容

粤教版《物理》选修3-1第二章第三节《研究闭合电路》

二,学生分析

学生在初中已学习过部分电路欧姆定律,了解串,并联电路的特点.

三,教学目标

（一）知识与技能

1,知道电动势是描述电源特性的物理量,它在数值上等于不接用电器时电源正,负两极间的电压.

2,理解闭合电路欧姆定律及其公式,能用来解决有关的问题.

3,理解路端电压与电流的关系,知道这种关系能用公式,图象描述.

（二）过程与方法

1,经历科学探究过程,学习从实验总结规律的方法.

2,了解图象法是一种基本的科学研究和描述的方法.

（三）情感态度和价值观

1,体会实验在探究物理规律中的作用和方法.

2,了解用公式法,图象法描述物理规律的方法,体会物理学之美.

四,教学重点

1,闭合电路欧姆定律及其应用.

2,科学探究习惯的培养

五,教学难点

1,如何引导学生进行科学的,自主的实验探究.

2,路端电压与负载的关系.

六,教学方法

启发,探究式;讨论归纳法.

七,教学资源

干电池,原电池,蓄电池,小灯泡,电压表,电流表,滑动变阻器,电键,导线

八,课时安排

2课时

九,教学过程

观察:

一个由干电池,小灯泡,电键,导线组成的简单电路.

通过分析,了解闭合电路,外电路,内电路,外电阻,内电阻的概念,引出课题.

演示:

分别用蓄电池,干电池给同一个灯泡供电,比较哪次灯泡较亮

蓄电池供电时灯泡亮一些.

提问:

用什么物理量去描述电源的这种特性呢

引出电动势的概念.

（一）电动势

电源的电动势数值上等于不接用电器时电源正,负两极间的电压.

链接:

常用电源的电动势.

提问:

电源的电动势E,外电压U外,内电压U内三者之间有什么关系呢

引导学生思考,讨论,设计实验方案.

介绍原电池的构造;连接实验电路,明确电压表V1,V2分别用来测量电源的外电压,内电压.

学生实验,记录数据.

投影展示,数据分析,

得出:

电源的电动势E等于外电压U外和内电压U内之和.即E=U外+U内

在纯电阻电路中,再根据部分电路欧姆定律,归纳出闭合电路欧姆定律.

（二）闭合电路欧姆定律

闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内,外电路的电阻之和成反比.即

I=

链接:

部分电路欧姆定律.

提问:

路端电压跟负载的关系

实验:

观察当接入电路的灯泡逐渐增加时,灯泡的亮度如何变化

理论分析,得出路端电压跟电流的关系

（三）路端电压跟负载的关系

U=E-Ir

讨论:

电源E,r一定,I=,则U与R的关系为

当负载R增大时,I减小,Ir（U内减小）,路端电压U增大;当负载R减小时,I增大,Ir（U内增大）,路端电压U减小.

U与I的关系还可以用图象直观地表示.

作出U-I图象.

讨论:

1,在图象中如何确定电源电动势和电源的内阻

2,理想电源的路端电压跟电源电动势的关系如何

课题：

闭合电路欧姆定律

文登第一中学    王洪永    2010年7月19日19:

58

                                                 闭合电路欧姆定律

                               [教学目标]：

                               1、知道电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量；

2、知道电源电动势等于外电压和内电压之和；

3、理解掌握闭合电路欧姆定律，并能应用解题；

4、理解路端电压与外电阻变化的关系，知道这种关系的公式表述和图象表述，并能用来分析计算有关问题。

[教学重点]：

1、电动势概念的建立；

                       2、闭合电路欧姆定律的应用。

教学难点]：

电动势概念的建立

[教学方法]：

通过演示实验，利用引导、启发、分析、讨论等综合教学方法，总结出规律和结论。

[课型]：

新授课

[教学时间]：

一课时

[电教器材]：

多媒体及电视   ，自制教学演示板

主要教学内容

（一）、导入新课：

在初中我们已经学过，用导线把电源和用电器连接起来组成闭合电路，电路中才会有电流。

通过前面的学习我们知道了导体中的电流跟导体两端的电压之间的关系，即欧姆定律。

那么，在闭合电路中电压、电流以及功率之间又存在怎样的关系呢？

这就是本节课我们要学习的内容。

下面我们先研究电源。

    电源是一种把其他形式的能转化为电能的装置，不同类型的电源，其转化能量的本领是不同的。

这种差异主要是由于电源本身的材料、结构和工作方式的不同所决定的。

为了描述电源的这种特性，物理学中引入了一个新的物理量——电动势。

（二）、讲授新课

一、电动势

1、物理意义：

电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。

2、定义：

电路中通过1库电量时电源提供的电能。

用E表示。

3、单位：

伏特（V）

师：

那么，我们如何知道电动势的大小呢？

[演示1]：

生活中我们经常接触一些型号不同的干电池。

现在我们用电压表直接测量干电池两极间的电压，通过测量我们发现不同型号干电池两端的电压均为1.5伏，与电池上标明的电动势相等。

由此我们得出结论：

4、电动势的大小：

（1）电源的电动势在数值上等于电源没有接人电路时两极间的电压——这是一种粗测电动势的方法。

师：

下面请大家猜想一下，电源两极间的电压是不是在任何情况下都等于电源的电动势呢？

[演示2]：

下面我们做一个实验。

断开S，电压表的示数U外=E；

闭合S，电压表的示数U外＜E。

师问：

为什么会出现这种现象呢？

要了解其中的原因，需要进一步研究闭合电路中电压和电动势的关系。

首先，我们了解一下闭合电路的构成：

闭合电路由两部分组成：

{外电路：

电源外部的电路。

外电阻R：

外电路的电阻；外电压U外：

外电路两端的电压。

{内电路：

电源内部的电路。

内电阻r：

内电路对电荷定向移动也有阻碍作用，内电路的电阻；内电压U内：

内电阻两端的电压。

    在外电路中，电流总是由电势高的正极流向电势低的负极，在外电阻上沿电流方向有电势降落。

不但在外电路上有电势降落，而且在内电阻上也有电势降落。

在电源内部，电流由负极流向正极，电势升高，升高的数值等于电源的电动势。

理论分析表明，在闭合电路中，电源内部电势升高的数值等于电路中电势降落的数值，即电源的电动势E等于U外和U内之和。

（2）电动势的大小：

E=U外+U内

师：

借助于实验可以发现，不管U外、U内如何变化，U内+U外始终不变，即E不变。

即电动势是由电源本身性质决定的，与外电路无关。

    通过上面的研究，我们可以得出如下两点结论：

1、外电压不是电动势，只是断路时，电动势在数值上等于外电压；电动势的大小等于内、外电压之和。

2、电动势由电源本身的性质决定，与外电路无关；

师：

下面我们接着研究闭合电路中的电流与电阻、电压之间的关系。

二、闭合电路欧姆定律

1、推导：

∵E=U外+U内，I=U/R

∴E=IR+Ir变形后I=E/（R+r）

2、表达式：

I=E/（R+r）

3、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。

（比较闭合电路欧姆定律与欧姆定律的区别）

三、路端电压跟负载的关系

1、路端电压：

外电路两端的电压，通常叫做路端电压。

电源加在负载（用电器）上的“有效”电压就是路端电压。

    下面我们通过实验研究路端电压和负载的关系。

[演示3]按照课本图15所示的电路图连成电路，改变外电阻，观察路端电压怎样随电流而改变。

师说明：

1、V测外电压，A测总电流；

2、E、r不变。

[演示]：

当R增大时，

观察A、V的示数变化。

生：

A减小，V增大。

师：

怎样解释？

生：

应用闭合电路欧姆定律：

I=E/（R+r），我们可以求得路端电压的表达式U外=E-Ir。

当R↑，I↓，U外↑。

师：

（进一步地）当外电阻减小时，A、V的示数又该如何变化？

生：

用公式推出：

A↑，V↓。

师：

用实验验证，所得结论完全正确。

2、U-R关系：

（1）当外电阻增大时，总电流减小，路端电压增大；

（2）当外电阻减小时，总电流增大，路端电压减小；

特例：

（1）外电路断路时，R→∞，Ⅰ=0,U外=E；

（2）外电路短路时，R=0，I=E/r，U外=0。

（三）、课堂小结

    师小结：

电源短路时，I短=E/r，由于电源内阻一般很小，故短路电流很大。

电流太大会烧坏电源，还可能引起火灾，危害很大。

因此，绝对不允许将用导线将电源的两极直接连在一起。

3、路端电压随电流变化关系图象：

（U-I图象）

由U=E-Ir可知，U-I图象是一条向下倾斜的直线。

①纵轴截距为E；

②横轴截距为I短=E/r；

③图象的斜率K=│r│。

四、闭合电路中的功率：

P总=P内+P外

      由公式E=U外+U内，得EI=U外I+U内I，式子中的EI表示电源提供的功率，U外I和U内I表示外电路和内电路消耗的电功率。

上式表明，电源提供的电能，一部分消耗在外电路，另一部分则消耗在内电路上，转化为内能。

      这节课我们学习了电动势的概念以及闭合电路欧姆定律的表述、公式和应用，还学习一种粗测电动势的方法，那么，怎样才能较准确地测量呢。

课本例2给出了一种测定方法，我们下节课进行研究。