高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律优质课第1课时教案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律优质课第1课时教案设计，共10页。教案主要包含了演示实验，电源的三个重要参数，随堂练习等内容，欢迎下载使用。
备课人
学科
物理
课题
闭合电路欧姆定律（第一课时）
教学内容分析
本节是本章以至于稳恒电路部分的核心章节，涉及到对闭合电路，特别是电源内部电路的规律分析。
在上一节对电路中的能量转化进行分析的基础上，本节将对电源的能量转化进行分析，从电势能的来源引入电动势，进而分析闭合电路中内外电路的能量情况，推导出闭合电路欧姆定律。这一过程既是前面相关知识的综合运动，也为应用闭合电路欧姆定律解决一些实际问题，特别是解释诸如多用电表欧姆挡工作原理，打下基础。
学情分析
通过以往的学习，学生已经对静电场知识有了一定的了解，对电路的相关知识也有了一定的基础。但要把二者相结合进行分析，还需要学生对上述知识有一定的理解深度，以及灵活运动的能力。在本节的学习中，学生还需要具备一定的抽象思维能力和推导分析能力，以由对电路不同部分的分析推导出闭合电路欧姆定律的表达式。
教学目标
1、知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，知道电动势的定义式。
2、经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，理解内、外电路的能量转化，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用。
教学
重难点
教学重点：
闭合电路欧姆定律的理解和应用。
教学难点：
对电动势概念的理解。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
【演示实验】按如图所示连接电路，闭合开关后，观察灯泡的亮度。
【提问】两个电路中小灯泡的规格都相同，电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？不同的电源对电路提供的能量一样吗？与哪些因素有关呢？
观察实验现象，思考出现这一现象的原因。
思考。
从简单的实验现象入手，引发学生的思考。
环节一
闭合电路
【讲述】由导线、电源和用电器连成的电路叫做闭合电路。
闭合电路的结构：导线、电源、用电器。
外电路：电源外部的电路。
内电路：电源内部的电路。
【提问】在电源外部，正电荷怎样移动？
【提问】电源内部，正电荷将怎样移动？
【提问】电源内部的正电荷受到电场力方向？电场力做正功还是负功？
【提问】什么力来克服电场力做功？
【讲述】电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。
【提问】电源内部的非静电力是由什么提供的？
【讲述】在干电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；
在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。
【提问】电源内部的能量是如何转化的？
提示：类比抽水机，抽水机增加水的重力势能。
【讲述】不同的电源非静电力做功的本领不同,使单位正电荷所增加的电势能不同。
了解闭合电路的构成。
思考并回答：
从正极到负极。
思考并回答：
从负极到正极。
思考并回答：
电场力方向：从正极指向负极。
电场力做负功。
思考并回答：
非静电力。
通过上述分析，理解电源的作用。
思考。
结合上述分析，思考干电池和发电机中的非静电力来源。
思考并回答：
电源增加电荷的电势能。
引入闭合电路的概念，为后续的分析做铺垫。
分析电源内部、外部的电流方向，为分析非静电力做功做准备。
结合对正电荷在电源内部所受静电力及静电力做功的分析，引出非静电力做功，进而引入电动势的概念。
讨论非静电力的来源，既让学生对生活实际的问题有所了解，也为后续电磁感应部分对导体棒切割磁感线产生感应电动势的分析做铺垫。
环节二
电动势
【提问】电源为何具有非静电力做功的能力？
【讲述】非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值叫做电动势。
电动势数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
【提问】电动势的定义式是什么？
【提问】根据定义判断，电动势的单位是什么？
【提问】电动势是矢量还是标量？
【讲述】电动势的物理意义是，反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小。
电动势的特点：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积和外电路均无关。
【电源的三个重要参数】
①电源的电动势E。
②电源的内阻：电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻,用符号r表示。
③电池的容量：电池放电时能输出的总电荷量。单位：安·时（A·h），毫安·时（mA·h）
【提问】对比电压和电动势概念，完成表格。
思考。
理解电动势的定义。
根据电动势的定义，得出其定义式：
E=W非静电力q
对比U=Wq，得到电动势的国际单位：
伏特（V），1V＝1J/C
对比电势差，思考并回答：
标量。
思考并理解电动势的物理意义和特点。
在前面分析的基础上，理解电源的电动势。
结合上一章对电表内阻的介绍，理解电源的内阻。
结合Q=It分析电池容量的含义。
复习知识，并完成表格。
引入电动势，并讨论其概念和物理意义。
介绍电源的三个主要参数，向学生普及基本的生活常识，也为后续的分析做准备。
环节三
闭合电路
欧姆定律
及其
能量分析
【提问】部分电路（即不含电源的那部分纯电阻电路）的电流怎样计算？
【提问】闭合回路中的电流呢？
【讲述】实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和一个内阻两部分。
【提问】在外电路中，电流的方向是怎样的？
在内电路中，什么力使得正电荷向哪个方向定向移动？
→内电路与外电路中的总电流是相同的。
【提问】电路中的电势怎样变化？
【引导】在电源内部，由于存在化学反应层（图中的BC和DA），化学能在此处会转化为电势能，所以在化学反应层电势会出现“跃升”。
另外，内阻是否分压？
【讲述】外电路电阻称为外电阻，用R表示；内电路电阻称为内电阻，用r表示。
【提问】对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低，电势能减少。那么，电流I跟电源电动势E即内阻r、外电路电阻R之间会有怎样的关系呢？
【提问】合上开关，电路中有电流的同时伴随能量的转化，在时间t内，有多少化学能转化为电能？
【提问】电流流经外电阻R时，在时间t内转化的内能？
【提问】电流流经内电阻r时，在时间t内转化的内能？
【提问】以上各能量之间有什么关系？
提示：从能量守恒定律的角度思考。
【讲述】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，这个结论叫作闭合电路欧姆定律。适用范围：外电路为纯电阻的电路。
【提问】E=IR+Ir中的各项有何含义？
【提问】分析闭合电路中的几种表示形式，完成表格。
【随堂练习】
思考并回答：
I=UR
思考。
思考并理解。
思考并回答：
由正极流向负极。
在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向由负极流向正极。
结合静电场部分知识及恒定电流的相关知识，思考并回答：
在外电路中，沿电流方向电势降低。
在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。
理解外电阻与内电阻的区别。
思考。
思考并回答：
W非静电力=qE=IEt
思考并回答：
外电路产生电热为：
Q外=I2Rt
思考并回答：
Q内=I2rt
思考并回答：
根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。即
W=Q外+Q内
即IEt=I2Rt+I2rt
即E=IR+Ir
即I=ER+r
结合上述分析，理解闭合电路欧姆定律及其适用范围。
思考并回答：
U外=IR是外电路上总的电势降落；
U内=Ir是内电路上总的电势降落。
即E=U外+U内
即电源电动势等于内外电路电势降落之和。
思考并完成表格。
练习巩固本节知识点。
从对部分电路欧姆定律的复习入手，引入闭合电路欧姆定律。
介绍对实际电源进行等效分析的方法，拓展学生学习相关问题的思路。
讨论内外电路的电流方向，再结合稳恒电流的相关知识，分析闭合电路的电势变化情况，使学生对闭合电路有更加深入的理解，也为解决此类问题打下基础。
在明确了内、外电路的基础上进一步明确内、外电阻，以便进行后续的分析，推导出闭合电路欧姆定律。
结合电动势的概念和内、外电阻的概念，分析电流在流过内外电路时的能量转化情况。
在能量守恒定律的基础上分析得到非静电力做功与电流通过内、外电路电阻产生的热量的关系，由此得到闭合电路欧姆定律的表达式。
对闭合电路欧姆定律的一个表达式进行分析，为下一课时中引入路端电压和内电压做铺垫。
课堂总结
一、闭合电路：外电路（外电阻）、内电路（内电阻）
二、电动势：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。
E=W非静电力q
三、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，这个结论叫做闭合电路欧姆定律。
适用范围：外电路为纯电阻的电路。
表达式：E=IR+Ir，E=U外+U内，I=ER+r
板书设计
§12.2闭合电路欧姆定律（第一课时）
1、闭合电路：外电路+内电路
2、电动势：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。
①数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
②定义式：E=W非静电力q
③国际单位：伏特（V），1V＝1J/C
④标量
3、电源的三个重要参数：
①电动势E。②内阻r。③电池容量：安·时（A·h），毫安·时（mA·h）。
→实际电源：理想电源+内阻
4、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。
适用范围：外电路为纯电阻的电路。
表达式：I=ER+r或E=IR+Ir
作业设计
1、梳理本节知识点。
2、教材P88“练习与应用”第1-4题。
教学反思与评价