高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律2 闭合电路的欧姆定律优质第2课时教案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律2 闭合电路的欧姆定律优质第2课时教案，共9页。教案主要包含了播放视频，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（第二课时）
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。
在上一课时推得了闭合电路欧姆定律后，本节将应用这一定律分析解决一些常见的问题。这一过程既是在帮助学生加深对闭合电路欧姆定律的理解，也在对一些常见的现象做出解释，为学生解决更为综合的问题做铺垫。
学情分析
在学习了闭合电路欧姆定律后，学生在以往处理电学问题的经验基础上进一步分析路端电压与外电路电阻的关系，分析电源的输出功率与外电路电阻的关系，分析动态电路。这些内容都要求学生对分析解决电学问题有一定的基础，对闭合电路欧姆定律有准确的理解，对公式推导、图像含义等有较为熟练的掌握。
教学目标
1、理解闭合电路的欧姆定律，通过探究电源两端电压与电流的关系，体会图像法在研究物理问题中的作用。
2、能根据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载的关系。
3、知道欧姆表测量电阻的原理。
4、了解电源短路可能会带来的危害，加强安全用电意识。
教学
重难点
教学重点：
1、路端电压与负载的关系。
2、电源的输出功率与负载的关系。
教学难点：
电路的动态分析。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
【提问】上一节学习的主要内容是什么？
复习并回答：
电动势：
E=W非静电力q
闭合电路欧姆定律：I=ER+r
E=IR+Ir
衔接上一课时的内容，为本课时的学习打基础。
环节一
路端电压与负载的关系
【提问】IR和Ir各自表示什么？
【讲述】外电路中的用电器叫负载，外电路的电势降落叫路端电压。
【提问】为什么多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗？
【提问】并联多个灯泡，外电路电阻会怎样？
【提问】电路中电源电动势E和内阻r是一定的，所以路端电压会怎样变化？
这就解释了上一课时开始时的实验现象。
【播放视频】研究路端电压与负载的关系。
【提问】路端电压与负载（外电路电阻）的关系是怎样的？
【提问】断路时的路端电压与负载（外电路电阻）的关系是怎样的？
→在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，近似等于电源电动势的大小。
【提问】短路时的路端电压与负载（外电路电阻）的关系是怎样的？
→一般不允许外电路短路。
【提问】路端电压U随电流I变化的图像是怎样的？
【提问】这个图像的物理意义是什么？
【提问】纵轴截距的含义是什么？
【提问】横轴截距的含义是什么？
【提问】斜率的含义是什么？
【提问】在如图所示的U-I图像中，
①a、b各自表示谁的U-I图像？
②a、b的斜率各自什么？
③a与纵轴的交点坐标表示什么？
④a、b的交点坐标表示什么？
⑤交点和原点之间的矩形UMOI的面积表示什么？
【提问】在如图所示的I-R图像中，电源的输出电流与外电路电阻关系？
【提问】在如图所示的U-R图像中，电源的输出电流与外电路电阻关系？
复习并回答：
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。
思考并回答：
由E=U外+U内可知，U=E−Ir。
思考。
思考并回答：
“越并越小”。
思考并回答：
由I=ER+r可知，干路电流会变大。
再根据U=E−Ir可知，路端电压减少，所以变暗。
观看视频，思考路端电压与负载的关系。
推导并回答：
U路=IR外=ER外+r∙R外=E1+rR外
推导并回答：
断路时，R→∞，I＝0，U路＝E
推导并回答：
短路时，R＝0，I＝E/r，U路＝0
思考并回答：
函数表达式：
U=E−Ir
思考并回答：
在纵轴上的截距表示电源的电动势E。
在横轴上的截距表示电源的短路电流I短=Er。
图像斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害。
思考并回答：
①a为电源的U-I图像，b为外电阻的U-I图像。
②a的斜率的绝对值表示内阻大小；b的斜率表示外电阻的大小。
③a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势。
④两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压。
⑤交点和原点之间的矩形UMOI的面积表示电源的输出功率。
思考并回答：
I=ER+r
思考并回答：
U=RER+r
通过以往电学的学习，学生可以回答出这两个乘积代表的含义，为后续的推导做准备。
明确概念，及物理量之间的关系。
照应第一课时的引入实验，利用闭合电路欧姆定律进行解释。
引导学生进行理论推导，得到路端电压与外电路电阻的关系。
在上述推导的基础上，代入断路和短路时外电路电阻的条件，分析这这两种特殊情况下路端电压的特点。
利用推得的解析式绘制图像，并分析图像中截距、斜率的含义，为后续测量电源的电动势和内阻的实验做铺垫。
对比电源和电阻的U-I图像，分析两种图像的形状、斜率、截距、交点、面积的含义。
在分析了U-I图的基础上，再分析I-R图和U-R图两种图像锻炼学生的识图、析图的能力。
环节二
闭合电路的
功率和效率
【提问】如图所示，电源提供的功率、电源的输出功率、电源内阻上的热功率、供电效率各是多少？
【提问】对纯电阻电路，电源的效率是怎样的？
【提问】由此可以得出什么结论？
【提问】电源的输出功率有哪些计算方法？
【提问】随着R外的改变，P出也在发生变化。P出的最大值，即电源的最大输出功率是多少？
→图像为：
当R＝r时，电源输出功率最大，但效率只有百分之五十。
思考并回答：
电源提供的功率：
P总=EI
电源的输出功率：
P出=U外I
电源内阻上的热功率：
P内=U内I=I2r
供电效率：
η=P出P总×100%=U外E
思考并回答：
η=I2RI2(R+r)×100%=RR+r×100%=11+rR×100%
R增大时电源效率提高。
思考并回答：
P出=P−P内=EI−I2r=U外I=I2R外
推导并回答：
P出=I2R=(ER+r)2R=RE2R2+r2−2Rr+4Rr=RE2(R−r)2+4Rr≤E2(R−r)2R+4r
当R＝r时，Pm=E24r
从分析总功率、输出功率到推导电源的供电效率，逐步从能量角度分析电源的相关参数。
对电源的效率做进一步推导，分析其与外电路电阻之间的关系。
总结电源输出功率的计算式，使学生在面临不同情境的问题时能灵活使用不同的计算式计算电源的输出功率。
对电源的输出功率做进一步的推导和分析，并绘制P-R图，分析得到电源输出功率的最大值出现的条件及大小。
环节三
闭合电路的
动态分析
【讲述】动态电路的特点：断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。
【讲述】动态电路分析的两种常用方法：
1、程序法：
2、极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。
【讲述】常用结论：“串反并同”
“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；
“并同”是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。
【提问】在闭合电路总，如果某一个电阻增大或减小，则电路的总电阻会怎样变化？该电阻两端的电压会怎样变化？
【提问】在分析电路时，理想电压表、理想电流表可以看做什么？
【随堂练习】
思考电路变化对电压、电流、电功率的影响。
理解用程序法、极限法分析动态电路的过程。
理解用“串反并同”的思路分析动态电路的过程。
思考并回答：
在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小)，都将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)。
思考并回答：
理想电压表可认为是断路，理想电流表可认为是短路。
练习巩固本节知识点。
介绍导致电路出现动态变化的原因。
介绍分析动态电路最正规的常用方法，引导学生形成从局部到整体，再从整体回到局部的分析思路。
介绍分析动态电路时的简便方法，但也要提醒学生注意这一结论的适用条件。
对电路中一个元件的电阻值发生变化对总电阻及该电阻的分压的影响进行分析，提高学生分析这一类题目的熟练程度。
对理想电表的分析方法加以明确。
课堂总结
一、路端电压与负载的关系：U路=IR外=ER外+r∙R外=E1+rR外
二、闭合电路的功率和效率：P总=EI，P出=U外I，P内=U内I=I2r，η=P出P总×100%=U外E
当R＝r时，Pm=E24r
三、电路的动态分析：
1、程序法
2、极限法
3、串反并同
板书设计
§12.2闭合电路欧姆定律（第二课时）
1、路端电压与负载的关系：
①路端电压：U外=IR
内电压：U内=Ir
②U路=IR外=ER外+r∙R外=E1+rR外
③断路时，R→∞，I＝0，U路＝E
④短路时，R＝0，I＝E/r，U路＝0
⑤电源的U-I图：
纵轴截距：电动势E
横轴截距：短路电流I短=Er
斜率：电源内阻r
2、闭合电路的功率和效率：
①电源的总功率：P总=EI
②电源的输出功率：P出=U外I=P−P内=EI−I2r=I2R外
③电源内阻上的热功率：P内=U内I=I2r
④供电效率：η=P出P总×100%=U外E
纯电阻电路：η=RR+r×100%=11+rR×100%
⑤输出功率的最大值：当R＝r时，Pm=E24r
3、闭合电路的动态分析：
①程序法：局部→整体→局部
②极限法
③串反并同
作业设计
1、梳理本节知识点。
2、教材P88“练习与应用”第5-7题。
教学反思与评价