上海教材高二教案 教师版闭合电路欧姆定律

上海教材高二教案教师版闭合电路欧姆定律一、教学目标1.知识与技能目标理解闭合电路欧姆定律的内容，能熟练运用其公式\(I=\frac{E}{R+r}\)进行相关计算。掌握路端电压与电流的关系，理解路端电压随外电阻变化的规律，并能运用图像进行分析。理解闭合电路中的能量转化，明确电源的总功率、输出功率和内部发热功率的概念及计算方法。2.过程与方法目标通过实验探究，培养学生的观察能力、分析能力和归纳总结能力，让学生体会科学探究的过程和方法。运用数学工具分析物理问题，培养学生运用函数图像和数学公式解决物理问题的能力，提高学生的逻辑思维能力。3.情感态度与价值观目标通过探究闭合电路欧姆定律，培养学生严谨的科学态度和勇于探索的精神。让学生体会物理规律的简洁美和和谐美，激发学生学习物理的兴趣。

二、教学重难点1.教学重点闭合电路欧姆定律的内容及公式的理解和应用。路端电压与电流的关系，以及路端电压随外电阻变化的规律。闭合电路中的能量转化及相关功率的计算。2.教学难点对闭合电路欧姆定律中各物理量的准确理解，特别是电源电动势\(E\)和内阻\(r\)的含义。运用路端电压与电流的关系图像分析问题，理解图像的斜率、截距等物理意义。正确区分电源的总功率、输出功率和内部发热功率，理解输出功率随外电阻变化的规律及最大功率的条件。

三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法、练习法相结合

四、教学过程

（一）导入新课（5分钟）通过展示一个简单的闭合电路，如由电池、灯泡和导线组成的电路，引导学生回顾之前学过的部分电路欧姆定律\(I=\frac{U}{R}\)，提问学生在这个闭合电路中，电流与哪些因素有关。让学生思考电池的电动势、内阻对电路中的电流会产生怎样的影响，从而引出本节课的主题闭合电路欧姆定律。

（二）新课教学1.闭合电路欧姆定律的推导（15分钟）结合展示的闭合电路，分析电路中的能量转化。引导学生思考：电池作为电源，在电路中提供电能，电能是如何分配的？讲解闭合电路的组成，明确外电路和内电路的概念。外电路是用电器所在的电路，其电阻为外电阻\(R\)；内电路是电源内部的电路，其电阻为电源内阻\(r\)。根据能量守恒定律，推导闭合电路欧姆定律。设电源电动势为\(E\)，电路中的电流为\(I\)。电源提供的电能\(W=Eq\)（\(q\)为通过电路某一横截面的电荷量），这部分电能在外电路中转化为其他形式的能\(W_{外}=Uq\)（\(U\)为路端电压），在内电路中转化为内能\(W_{内}=I^{2}rq\)。由能量守恒\(Eq=Uq+I^{2}rq\)，两边同时除以\(q\)，得到\(E=U+Ir\)，即\(I=\frac{E}{R+r}\)，这就是闭合电路欧姆定律的表达式。2.闭合电路欧姆定律的内容讲解（10分钟）强调闭合电路欧姆定律的内容：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。分析公式中各物理量的含义：电动势\(E\)：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领，其大小由电源本身的性质决定，与外电路无关。内阻\(r\)：电源内部电阻，不同电源内阻不同，一般干电池内阻较小，发电机内阻较大。电流\(I\)：闭合电路中的电流大小取决于电源电动势、内电阻和外电阻的大小。路端电压\(U\)：外电路两端的电压，即电源的输出电压，\(U=EIr\)。3.路端电压与电流的关系实验探究（20分钟）介绍实验器材：电源、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线若干。设计实验电路：按照电路图连接电路，要求学生注意电流表、电压表的量程选择和正负极的连接，滑动变阻器采用分压式接法，以便更好地调节路端电压。进行实验操作：闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到阻值最大位置。闭合开关后，调节滑动变阻器滑片，记录多组电流表和电压表的示数。数据处理：引导学生根据记录的数据，在坐标纸上绘制\(UI\)图像。分析图像的特点：让学生观察图像的形状，思考图像的斜率、截距分别表示什么物理意义。得出结论：路端电压\(U\)与电流\(I\)成一次函数关系，\(UI\)图像是一条倾斜的直线。图像的斜率大小等于电源内阻\(r\)的绝对值，图像与纵轴的截距表示电源电动势\(E\)。4.路端电压随外电阻变化的规律（15分钟）根据闭合电路欧姆定律\(I=\frac{E}{R+r}\)和\(U=EIr\)，分析路端电压\(U\)与外电阻\(R\)的关系：当外电阻\(R\)增大时，电路中的电流\(I=\frac{E}{R+r}\)减小，根据\(U=EIr\)，路端电压\(U\)增大。当外电阻\(R\)减小时，电路中的电流\(I\)增大，路端电压\(U\)减小。进一步讨论两种特殊情况：当外电路断路时，\(R\rightarrow\infty\)，\(I=0\)，此时路端电压\(U=E\)，即电源电动势等于电源两端的电压（断路时的电压）。当外电路短路时，\(R=0\)，\(I=\frac{E}{r}\)，此时路端电压\(U=0\)，短路电流很大，会损坏电源，实际电路中要避免短路情况发生。5.闭合电路中的能量转化及功率（20分钟）分析闭合电路中的能量转化：电源的总功率\(P_{总}=EI\)，表示电源将其他形式的能转化为电能的功率。电源的输出功率\(P_{出}=UI\)，表示电源对外电路输出电能的功率。电源内部发热功率\(P_{内}=I^{2}r\)，表示电源内部因发热而消耗的功率。根据\(P_{总}=EI\)，\(P_{出}=UI\)，\(P_{内}=I^{2}r\)以及\(U=EIr\)，推导电源输出功率\(P_{出}\)与外电阻\(R\)的关系：由\(I=\frac{E}{R+r}\)可得\(P_{出}=UI=U\frac{E}{R+r}=(EIr)\frac{E}{R+r}\)，将\(I=\frac{E}{R+r}\)代入化简得\(P_{出}=\frac{E^{2}R}{(R+r)^{2}}=\frac{E^{2}}{\frac{(R+r)^{2}}{R}}=\frac{E^{2}}{R+\frac{r^{2}}{R}+2r}\)。根据数学知识，当\(R=r\)时，\(R+\frac{r^{2}}{R}\)有最小值\(2r\)，此时电源输出功率最大，\(P_{出max}=\frac{E^{2}}{4r}\)。通过例题分析，让学生掌握如何计算电源的总功率、输出功率和内部发热功率，以及如何根据外电阻的变化判断输出功率的变化情况。

（三）课堂小结（5分钟）引导学生回顾本节课所学内容，包括闭合电路欧姆定律的推导、内容、公式中各物理量的含义，路端电压与电流的关系及变化规律，闭合电路中的能量转化和功率等知识点。强调重点和难点内容，让学生加深记忆。

（四）课堂练习（10分钟）布置适量的课堂练习题，如：1.一个电源的电动势为\(3V\)，内阻为\(0.5\Omega\)，当外电阻为\(2.5\Omega\)时，求电路中的电流、路端电压、电源的总功率、输出功率和内部发热功率。2.当外电阻增大时，电源的输出功率如何变化？当外电阻为多大时，电源输出功率最大？3.已知某电源的\(UI\)图像如图所示，求该电源的电动势和内阻。

让学生在课堂上完成这些练习题，教师巡视指导，及时纠正学生的错误，了解学生对本节课知识的掌握情况。

（五）课后作业1.书面作业：教材课后习题中相关部分题目，要求学生认真书写解题过程，规范答题格式。2.拓展作业：查阅资料，了解闭合电路欧姆定律在实际生活中的应用，如汽车电瓶、发电机等，并撰写一篇简短的报告。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对闭合电路欧姆定律有了较为深入的理解和掌握。在教学过程中，通过实验探究、理论推导和例题分析等多种教学方法相结合，让学生积极参与到课堂教学中来，培养了学生的科学探