高一物理全电路欧姆定律1

[高二物理教案14-6]

14.61 闭合电路欧姆定律

一、教学目标

1．知识目标：

（1）知道电动势是表征电源特性的物理量，它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压；从能量转化的角度理解电动势的物理意义。

（2）明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和。

（3）熟练掌握闭合电路欧姆定律的两种表达式E =U +Ir 和I =

件。

2．能力目标：

进一步培养学生用能量和能量转化的观点分析物理问题的能力；通过使学生掌握闭合电路欧姆定律的推导过程培养学生的推理能力

3．物理方法教育目标：

通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学，使学生学会运用实验探索物理规律的方法。

二、教学重点、难点分析

1．重点：闭合电路欧姆定律的内容；

2．难点：应用闭合电路欧姆定律进行简单电路的分析计算。

三、教学方法：

实验演示，启发式教学

四、教 具：

不同型号的干电池若干、小灯泡（3.8V ）、电容器一个、纽扣电池若干、手摇发电机一台、可调高内阻蓄电池一个、电路示教板一块、示教电压表（0～2.5V ）两台、10Ω定值电阻一个、滑线变阻器（0～50Ω）一只、开关、导线若干。

五、教学过程： E 及其适用条R +r

（一）新课引入

教师：同学们都知道，电荷的定向移动形成电流。那么，导体中形成电流的条件是什么呢？（学生答：导体两端有电势差。）

演示：将小灯泡接在充电后的电容器两端，会看到什么现象？（小灯泡闪亮一下就熄灭。）为什么会出现这种现象呢？

分析：当电容器充完电后，其上下两极板分别带上正负电荷，如图1所示，两板间形成电势差。当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后，电子就在电场力作用下沿导线定向移动形成电流，但这是一瞬间的电流。因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少，两极板间电势差也逐渐减小为零，所以电流减小为零，因此要得到持续的电流，就必须有持续的电势差。

教师：能够产生持续电势差的装置就是电源。那么，如何描述电源的特性？电源接入电路，组成闭合电路，闭合电路中的电流有什么规律呢？这节课我们就来学习闭合电路欧姆定律。

（二）进行新课

【板书】第六节 闭合电路欧姆定律 【板书】一、电动势

【板书】1．电源：

电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置。它并不创造能量，也不创造电荷。例如：干电池是把化学能转化为电能，发电机是把机械能、核能等转化为电能的装置。

教师：电源能够不断地把其他形式的能量转变为电能，并且能够提供恒定的电压，那么不同的电源，两极间的电压相同吗？展示各种干电池（1号、2号、5号、7号），请几个同学观察电池上面写的规格，发现尽管电池的型号不同，但是都标有“1.5V ”字样。我

们把示教电压表直接接在干电池的两端进行测量，结果大约都是1.5V 。讲台上还摆放有手摇发电机、蓄电池、纽扣电池，它们两端的电压是否也是1.5V 呢？（学生回答：不是）那么如何知道它们两端的电压呢？（学生：用电压表直接测量）

结论：电源两极间的电压完全由电源本身的性质（如材料、工作方式等）决定，同种电池用电压表测量其两极间的电压是相同的，不同种类的电池用电压表测量其两极间的电压是不同的。为了表示电源本身的这种特性，物理学中引入了电动势的概念。

【板书】2．电动势

教师：从上面的演示和分析可知，电源的电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压。

【板书】（1）电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。

电动势用符号E 表示，单位跟电压的单位相同，也是伏特（V ）。但是电动势和电压的物理意义是不同的。电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领，描述电源的特性；电压反映电场具有能的性质，描述电场的特性。可见，电动势和电压描述的对象是不同的。

【板书】（2）电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领。

教师：干电池有大小不同的型号，只要是同种材料制成的，它们的电动势都是相同的，但大型号的干电池容量大，使用时间长。例如常用的1号、5号电池，其电动势都是1.5V ，只是1号电池的容量比5号电池的容量大。蓄电池的电动势是2.0V ，说明蓄电池把其他形式的能转化为电能的本领比干电池大。 【板书】二、闭合电路欧姆定律

【板书】1．闭合电路的组成

闭合电路由两部分组成，一部分是电源外部的电路，叫做外电路，包括用电器和导线等。另一部分是电源内部的电路，叫内电路，如发电机的线圈、电池的溶液等。外电路的电阻通常叫做外电阻。内电路也有电阻，通常叫做电源的内电阻，简称内阻。

【板书】2．电动势和内、外电压之间的关系

教师：各种型号的干电池的电动势都是1.5V 。那么把一节1号电池接入电路中，它两极间的电压是否还是1.5V 呢？用示教板演示，电路如图2所示，结论：开关闭合前，电压表示数是1.5V ，开关闭合后，电压表示数变为1.4V 。实验表明，电路中有了电流后，电源两极间的电压减小了。

教师：上面的实验中，开关闭合后，电源两极间的电压降为1.4V ，那么减少的电压哪去了呢？用投影仪展示实验电路，如图3所示。接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫外电压。在电源内部电极附近的探针A 、B 上连接的电压表测得的电压叫内电压。我们现在就通过实验来研究闭合电路中电动势和内、外电压之间的关系。

教师：向学生介绍实验装置及电路连接方法，重点说明内电压的测量。实验中接通S 1、S 2，移动滑动变阻器的滑动头使其阻值减小，由两个电压表读出若干组内、外电压U ′和U 的值。再断开S 1，由电压表测出电动势E 。分析实验结果可以发现什么规律呢？

学生：在误差许可的范围内，内、外电压之和等于电源电动势。

【板书】在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电压之和，即E=U′＋U

教师：我们把公式 E=U′＋U 两边同乘以电量q ，得到qE=qU′＋qU ，这个式子的物理含义是什么呢？在第一章我们学习过一个公式W=qU，用来计算电场力对电荷做的功。所以qU ′＋qU 等于电量q 通过外电路和内电路时消耗的总电能。由能量守恒定律可知，qE 就应该是电源提供的总电能。当q=1C时电源提供的总电能就是EJ ，数值上等于电动势。电源提供给电路的总电能是其他非静电力做功转化而来的，所以，电动势的大小也可以反

映出电源把其他形式的能转化为电能的本领。例如干电池的电动势是1.5V ，它的物理含义是什么呢？（1）表示非静电力把1C 正电荷从电源负极搬到正极所做的功是1.5J ；（2）表示电场力搬运1C 正电荷沿闭合回路走一周所做的功是1.5J 。

【板书】3、闭合电路欧姆定律

问题设计：如图4所示电路中电源电动势为E ，内阻为r ，外电阻为R ，试求电路中的电流I

引导学生推导：

图4

∵E=U+U′

而U=IR U ′=Ir

∴ E=IR+Ir

或者写成 I =E R +r

其中，R+r表示整个电路总电阻，R 为外电路总电阻，r 为内阻，I 为闭合电路总电流。 上式表明：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路欧姆定律。

说明：闭合电路欧姆定律的适用条件：纯电阻电路。

【板书】（1）内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比

（2）公式：E =U +Ir 或者 I =

（3）适用条件：纯电阻电路

（三）例题精讲

【例题1】见教材161页（投影） E R +r

【例题2】见教材161页（投影）

在如图5所示的电路中，R 1=14.0Ω，R 2=9.0Ω，当开关S 扳到位置1时，电流表的示数为I 1=0.20A；当开关S 板到位置2时，电流表的示数为I 2=0.30A，求电源的电动势和内电阻。

图5

（E ＝3.0V ，r ＝1.0Ω）

目的：（1）熟悉闭合电路欧姆定律；

（2）介绍一种测电动势和内阻的方法

（四）总结、拓展

1．电动势是描述电源将其它形式能转化为电能本领的物理量，数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压，数值上还等于闭合电路内、外电压之和。

2．闭合电路欧姆定律的两种表达式E =U +Ir 和 I =

注意适用条件：纯电阻电路

（五）布置作业：

1．学习本节课文。

2．把162页练习四第（1）题做在作业本上。 E R +r