闭合电路欧姆定律.doc

闭合电路欧姆定律

一、教学目标
知识与技能
（1）掌握闭合电路欧姆定律的内容，能够应用它解决简单的实际问题；
（2）掌握路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律。
过程与方法
　 通过用公式、图像分析外电压随外电阻变化而变化的规律，培养学生用多种方法分析问题的能力．
情感态度与价值观
　　1.通过外电阻的改变而引起I、U变化的深入分析，树立事物之间存在普遍的相互联系的观点．
　　2.通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒的思想．
二、教学重点与难点
　　1、重点：掌握闭合电路欧姆定律及用定律讨论外电压随外电阻变化的规律及原因.
　　2、难点：定律的理解和利用公式分析实际问题的推理过程.
三、课时安排
　1课时
　 四、教具学具准备
一节旧的9V干电池（内阻较大）、两节新的5号干电池，小灯泡、单刀双掷开关一个，导线若干，电路示教板一块，演示的电压表一个，4节1号干电池，10Ω定值电阻一个，演示电流表（1.5A量程）一个，滑动变阻器（0～50Ω）一个。
五、教学过程
1．引入利用实验导入新课
　　（1）、让学生动手联接图示电路，并测量E1=3V，E2=9V.两电源的电动势.
　　（2）、开关扳至1处的现象.让学生分析开关扳至2处时的现象，多数学生的结论是：更亮或烧毁.之后动手实验，现象与结论不符.先接1，正常发光，接2如何？
　　（3）、告诉学生在学习过闭合电路欧姆定律后，就可解释这一现象.板书课题.
　　设计意图 从实验出发引入，演示出未知现象，激发学生要解决问题的欲望，从而使学生带着问题听课，以便达到最佳授课效果.
2．几个重要推论
（1）路端电压U随外电阻R变化的规律演示实验：如图3所示电路（投影显示电路图3），4节1号电池和1个10Ω的定值电阻串联组成电源（因为通常电源内阻很小，U的变化也很小，现象不明显）。移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R变化？
教师：从实验出发，随着电阻R的增大，电流I逐渐减小，路端电压U逐渐增大。大家能用闭合电路的欧姆定律来解释这个实验现象吗？
学生：因为R变大，闭合电路的总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，I=E／（R＋r），电路中的总电流减小，又因为U=E-Ir，则路端电压增大。
教师：正确。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R→无穷大时，r／R→0，外电路可视为断路，I→0，根据U=E-Ir，则U=E，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R减小为0时，电路可视为短路，I=E／r为短路电流，路端电压U=0。
板书：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，R r，r／R=0，U=E；短路时，R=0，U=0。
（2）电源的输出功率P随外电阻R变化的规律。
教师：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率P=IU=I2R，又因为I=E／（R＋r），所以P=[E／（R＋r）]2R=E2R／（R2＋2Rr＋r2）=E2R／[（R-r）2＋4Rr]=E2／[（R-r）2／R＋4r]，当R=r时，电源有最大的输出功率Pm=E2／4r。我们可以画出输出功率随外电阻变化的图线，如图4所示。
板书：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率有最大值。（把上面的推导过程写在黑板上）下面我们看一道例题。
例：如图5所示电路，电源电动势为E，内电阻为r，R0是定值电阻。现调节滑动变阻器的滑动片，（1）使定值电阻R0上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？（2）使滑动变阻器上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？（投影）
请两位同学到黑板上来分别做这两问。（约5分钟）本题需要注意的是第（1）问中，求定值电阻的输出功率的最大值时，应用公式P=I2R0，当I最大时，P最大，根据闭合电路的欧姆定律，只有滑动变阻器的阻值最小时，I有最大值。即R=0时，R0上消耗的功率最大。第（2）问中，可以把R0等效为电源的内电阻，利用刚才的推论，如果R＞R0+r，当R=R0+r时滑动变阻器上消耗的功率最大；如果R＜R0＋r，滑动变阻器的阻值取最大时，滑动变阻器上消耗的功率最大。
教师：当输出功率最大时，电源的效率是否也最大呢？
板书：（3）电源的效率η随外电阻R变化的规律
教师：在电路中电源的总功率为IE，输出的功率为IU，内电路损耗的功率为I2R，则电源的效率为η=IU／IE=U／E=R／（R＋r），当R变大，η也变大。而当R=r时，即输出功率最大时，电源的效率是50％。
板书：电源的效率η随外电阻R的增大而增大。
3.巩固练习
　　（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.
　　（2）如图5所示，设电源电动势为E内阻为r，当滑动变阻器R3的滑动端向左移动时，图中各电表读数变化情况是V0______，V1______，A1______，A2______，A3______.（填变大、变小或不变
4．课堂小结
本节学习的“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武器，要求学生必须学会它，并应该深入地理解它，牢固地掌握它，从而达到今后能熟练地运用它解决问题的目的.