1、闭合电路欧姆定律一、教学目标1、在物理知识方面的要求:(1)巩固产生恒定电流的条件;(2)知道电动势是表征电源特性的物理量,它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压(3)明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和(4)掌握闭合电路的欧姆定律,理解各物理量及公式的物理意义2、在物理方法上的要求:(1)通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学,使学生学会运用实验探索物理规律的方法(2)从能量和能量转化的角度理解电动势的物理意义(3)通过对路端电压、随外电阻变化的规律的讨论培养学生的推理能力(4)通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律,培养学生用多种方式分析二、重点、难点分析1、重点:(
2、1)电动势是表示电源特性的物理量(2)闭合电路欧姆定律的内容;(3)应用定律讨论路端电压随外电阻变化的规律2、难点:(1)闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和(2)短路、断路特征(3)应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、电流强度随外电阻变化的关系三、教学过程设计引入新课:同学们都知道,电荷的定向移动形成电流那么,导体中形成电流的条件是什么呢? 演示:将小灯泡接在充满电的电容器两端,会看到什么现象?(小灯泡闪亮一下就熄灭)为什么会出现这种现象呢?分析:当电容器充完电后,其上下两极板分别带上正负电荷,两板间形成电势差当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后,电子就在电场力的作用下通过导线
3、产生定向移动而形成电流,但这是一瞬间的电流因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少,两极板间电势差也逐渐减少为零,所以电流减小为零,因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的为了形成持续的电流,必须保持恒定的电势差,这就要有一种不同于静电力的力,能够不断地分离正负电荷来补充两极板上减少的电荷这样才能使两极板保持恒定的电势差,从而在导线中维持恒定的电流,能够做到这点的装置叫电源电源在维持恒定电流时,电源中的非静电力将不断做功,从而把已经流到低电势处的正电荷不断地送回到高电势处使它的电势能增加板书:1、电源:电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置它并不创造能量,也不创造电荷(例如:干电池是把
4、化学能转化为电能,发电机是把机械能、核能等转化为电能的装置)电源能够不断地把其他形式的能量转变为电能,并且能够提供恒定的电压,那么不同的电源,两极间的电压相同吗?展示各种干电池(1号、2号、5号、7号),请几个同学观察电池上面写的规格,发现尽管电池的型号不同,但是都标有“1.5V”字样我们把示教电压表直接接在干电池的两端进行测量,发现结果确实是1.5V讲台上还摆放有手摇发电机、蓄电池、纽扣电池,它们两端的电压是否也是1.5V呢?那么如何知道它们两端的电压呢?用电压表测量。结论:电源两极间的电压完全由电源本身的性质(如材料、工作方式等)决定,同种电池用电压表测量其两极间的电压是相同的,不同种类的
5、电池用电压表测量其两极间的电压是不同的为了表示电源本身的这种特性,物理学中引入了电动势的概念板书:2、电源电动势从上面的演示和分析可知,电源的电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压板书:电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压例如,各种型号的干电池的电动势都是1.5V那么把一节1号电池接入电路中,它两极间的电压是否还是1.5V呢?用示教板演示,电路如图所示,结论:开关闭合前,电压表示数是1.5V,开关闭合后,电压表示数变为1.4V实验表明,电路中有了电流后,电源两极间的电压减少了(要用旧的干电池)上面的实验中,开关闭合后,电源两极间的电压降为1.4V,那么减少的电压哪去
6、了呢?闭合电路可分为内、外电路两部分,电源内部的叫内电路,电源外部的叫外电路接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫外电压在电源内部电极附近的探针A、B上连接的电压表测得的电压叫内电压我们现在就通过实验来研究闭合电路中电动势和内、外电压之间的关系板书:3、内电压和外电压向学生介绍实验装置及电路连接方法,重点说明内电压的测量实验中接通电键,移动滑动变阻器的滑动头使其阻值减小,由两个电压表读出若干组内、外电压 和 的值再断开电键,由电压表测出电动势 分析实验结果可以发现什么规律呢?结论:在误差许可的范围内,内、外电压之和等于电源电动势板书:在闭合电路中,电源的电动势等于内、外电压之和,即 下面我们来
7、分析在整个电路中电压、电流、电阻之间的关系板书:4、闭合电路的欧姆定律在图1所示电路图中,设电流为 ,根据欧姆定律, , ,那么 ,电流强度 ,这就是闭合电路的欧姆定律板书:闭合电路的欧姆定律的内容:闭合电路中的电流强度和电源电动势成正比,和电路的内外电阻之和成反比表达式为 从这个表达式可以看出,在电源恒定时,电路中的电流强度随电路的外电阻变化而变化;当外电路中的电阻是定值电阻时,电路中的电流强度和电源有关板书:路端电压1、随外电阻 变化的规律路端电压 随外电阻 变化的规律演示实验,图3所示电路,4节1号电池和1个10的定值电阻串联组成电源(因为通常电源内阻很小, 的变化也很小,现象不明显)移
8、动滑动变阻器的滑动片,观察电流表和电压表的示数是如何随 变化?从实验出发,随着电阻 的增大,电流 逐渐减小,路端电压 逐渐增大怎么用闭合电路的欧姆定律来解释这个实验现象呢?因为 变大,闭合电路的总电阻增大,根据闭合电路的欧姆定律, ,电路中的总电流减小,又因为 ,则路端电压增大我们得出结论,路端电压随外电阻增大而增大,随外电阻减小而减小一般认为电动势和内电阻在短时间内是不变的,初中我们认为电路两端电压是不变的,应该是有条件的,当 无穷大时, 0,外电路可视为断路, 0,根据 ,则 ,即当外电路断开时,用电压表直接测量电源两极电压,数值等于电源的电动势;当 减小为0时,电路可视为短路, 为短路电
9、流,路端电压 板书5:路端电压随外电阻增大而增大,随外电阻减小而减小断路时, , 0, ;短路时, , 电路的路端电压与电流的关系可以用图像表示如下四、讲解例题例题1 如图1所示电路,滑动变阻器的总电阻R=6,定值电阻,。当滑片P在a端时,电压表的示数是3V;当滑片P在b端时,电压表的示数是2V。求电源电动势E及内电阻r。解析:当滑片P在a端时,滑动变阻器的有效电阻为R=6,这时变阻器R与电阻并联后再与电阻串联,此时外电阻此时干路电流,从而有E=3+r 当滑片P在b端时,滑动变阻器的有效电阻,则外电阻此时干电流,从而有E=2+2r 由、式得 3+r=2+2r解得 r=1,E=(3+1)V=4V五、总结六、作业