【教學(xué)目標(biāo)】


一、知識(shí)與技能


1．借助實(shí)驗(yàn)，知道閉合電路歐姆定律。


2．能利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。


3．知道閉合電路中各點(diǎn)的電勢(shì)高低，加深對(duì)于電動(dòng)勢(shì)及回路中能量轉(zhuǎn)化的理解。


二、過(guò)程與方法


1．懂得使用電壓傳感器，學(xué)會(huì)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的一種方法。


2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納、總結(jié)的科學(xué)研究方法。


三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀


1．了解電池的結(jié)構(gòu)，感悟物理貼近生活、聯(lián)系實(shí)際。


2．結(jié)合實(shí)驗(yàn)和探索過(guò)程，學(xué)會(huì)觀察、勤于思考，體會(huì)科學(xué)研究方法，提高科學(xué)素養(yǎng)。


【教學(xué)重點(diǎn)】


1．推導(dǎo)閉合電路歐姆定律，應(yīng)用定律進(jìn)行有關(guān)討論。


2．路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。


【教學(xué)難點(diǎn)】


路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。


【教學(xué)過(guò)程】


一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)入


1.教師：（演示實(shí)驗(yàn)）為什么多接幾個(gè)小燈泡之后，會(huì)比之前要暗？





2.介紹閉合電路的組成和內(nèi)電壓、外電壓的含義。





由導(dǎo)線、電源、用電器連成的電路叫做閉合電路。用電器和導(dǎo)線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路。


2.提出問(wèn)題：E、U、U’、R、r和I這些物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系是怎樣的？


二、新課教學(xué)


（一）電動(dòng)勢(shì)


1.電源：


（1）保持兩極間有電壓。


（2）通過(guò)非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。





2.電動(dòng)勢(shì)：電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓。


（1）非靜電力做的功與所移動(dòng)的電荷量之比來(lái)表示電源的這種特性，叫做電動(dòng)勢(shì)。用字母E表示。


E=Wq


（2）單位：V


（3）電動(dòng)勢(shì)與外電路無(wú)關(guān)，由電源本身特性決定的。


（4）電動(dòng)勢(shì)的實(shí)質(zhì)：表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。


（二）閉合電路歐姆定律及其能量分析


1.內(nèi)電路和外電路


（1）內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，叫內(nèi)電路。如發(fā)電機(jī)的線圈、電池內(nèi)的溶液等。


（2）外電路：電源外部的電路，叫外電路。包括用電器、導(dǎo)線等。


2.內(nèi)電阻和外電阻


（1）內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，通常稱(chēng)為電源的內(nèi)阻。


（2）外電阻：外電路的總電阻。


3.電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)、外電路中的電勢(shì)降落關(guān)系


【實(shí)驗(yàn)探究】





【理論分析】


設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，與一個(gè)負(fù)載連成閉合電路，負(fù)載兩端電壓為U，電路中電流為I，通電時(shí)間為t：





根據(jù)能量守恒定律，有W非=W外+W內(nèi)


∴EIt=UIt+I2rt ∴E=U+Ir


即：E=U外+U內(nèi)


4.閉合電路歐姆定律


（1）內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。


（2）公式：I＝EQ \F(E,R＋r)


（3）適用條件：外電路是純電阻的電路。


（三）路端電路與負(fù)載的關(guān)系


路端電壓：外電路的電勢(shì)降落，也就是外電路兩端的電壓，通常叫做路端電壓。


1.路端電路與電壓的關(guān)系


【實(shí)驗(yàn)探究】


對(duì)某一給定的閉合電路來(lái)說(shuō)，電流、路端電壓、內(nèi)電壓隨外電阻的改變而改變，變化情況如下：





當(dāng)外電阻增大時(shí)，電流減小，路端電壓增大；當(dāng)外電阻減小時(shí)，電流增大，路端電壓減小。


定性分析


R↑→I(＝EQ \F(E,R＋r))↓→Ir↓→U(＝E－Ir)↑


R↓→I(＝EQ \F(E,R＋r))↑→Ir↑→U(＝E－Ir)↓


①當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，


R→∞，I=0，U內(nèi)=0，U外=E，


此為直接測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的依據(jù)。


②當(dāng)電源兩端短路時(shí)，


R＝0，I=Er，U=0,U內(nèi)=E。


由于r 很小，電路中電流很大，容易燒壞電源。


（絕對(duì)不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連接在一起。）


2.路端電路與電流的關(guān)系


路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像是一條向下傾斜的直線。U—I圖像如圖所示。


①在縱軸上的截距表示電源電動(dòng)勢(shì)??


②在橫軸上的截距表示電源短路電流


③圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻


（內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害）


3.閉合電路中的功率


（1）閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化qE＝qU外＋qU內(nèi)


在某段時(shí)間內(nèi)，電能提供的電能等于內(nèi)、外電路消耗的電能的總和。


電源的電動(dòng)勢(shì)又可理解為在電源內(nèi)部移送1C電量時(shí)，電源提供的電能。


（2）閉合電路中的功率


EI＝U外I＋U內(nèi)I


EI＝I2R＋I(xiàn)2r


說(shuō)明了電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其他形式的能，另一部分消耗在內(nèi)阻上，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。


（3）電源提供的電功率


電源提供的電功率，又稱(chēng)之為電源的總功率。


P＝EI＝E2R+r


R↑→P↓，R→∞時(shí)，P＝0


R↓→P↑，R→0時(shí)，Pm=E2r


（4）外電路消耗的電功率


外電路上消耗的電功率，又稱(chēng)之為電源的輸出功率。


P＝U外I


定性分析


I＝EQ \F(E,R＋r)


U外＝E－Ir＝EQ \F(RE,R＋r)


從這兩個(gè)式子可知，R很大或R很小時(shí)，電源的輸出功率均不是最大。


定量分析


P＝IU=E2R(R+r)2=E2R(R+r)2R+4r


所以，當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率為最大，P＝E24r。


圖像表述：





從P－R圖像中可知，當(dāng)電源的輸出功率小于最大輸出功率時(shí)，對(duì)應(yīng)有兩個(gè)外電阻R1．R2時(shí)電源的輸出功率相等。可以證明，R1．R2和r必須滿(mǎn)足：r=R1R2。


（5）內(nèi)電路消耗的電功率


內(nèi)電路消耗的電功率是指電源內(nèi)電阻發(fā)熱的功率。


P內(nèi)＝U內(nèi)I＝E2R(R+r)2


R↑→P內(nèi)↓，R↓→P內(nèi)↑。


（6）電源的效率


電源的輸出功率與總功率的比值。


η＝EQ \F(P外,P)＝EQ \F(R,R＋r)


當(dāng)外電阻R越大時(shí)，電源的效率越高。當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí)，η＝50%。


三、當(dāng)堂檢測(cè)


【題1】關(guān)于電動(dòng)勢(shì)下列說(shuō)法中正確的是（ ）


A.在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做功，電能增加


B.對(duì)于給定的電源，移動(dòng)正電荷非靜電力做功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大


C.電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移動(dòng)，單位電荷量做功越多


D.電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，移送電荷量越多


【題2】如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表（均為理想電表）的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動(dòng)勢(shì)。





【題3】如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E和r，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）


A.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大


B.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小


C.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小


D.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大


【題4】如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)電阻r=0.5Ω，電動(dòng)機(jī)的電阻R0=1.0Ω，電阻R1=1.5Ω，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)U1=3.0V，求：


（1）電源釋放的電功率。


（2）電動(dòng)機(jī)消耗的電功率，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率。


（3）電源的輸出功率。R變化情況
R↑
R→∞
R↓
R→0
I=ER+r
U內(nèi)=Ir
U端=E-U內(nèi)

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