時間:2023-01-01 09:49:49
序論:在您撰寫歐姆定律教案時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
(1)能根據實驗探究得到的電流、電壓、電阻的關系得出歐姆定律。
(2)理解歐姆定律,記住歐姆定律的公式,并能利用歐姆定律進行簡單的計算。
(3)能根據串聯電路中電壓及電流的規律,利用歐姆定律得到串聯電路中電阻的規律。
2、過程和方法
(1)通過根據實驗探究得到歐姆定律,培養學生的分析和概括能力。
(2)通過利用歐姆定律的計算,學會解電學計算題的一般方法,培養學生邏輯思維能力。
(3)通過歐姆定律的應用,使學生學會由舊知識向新問題的轉化,培養學生應用知識解決問題的能力。
3、情感、態度與價值觀
通過了解科學家發明和發現的過程,學習科學家探求真理的偉大精神和科學態度,激發學生努力學習的積極性和勇于為科學獻身的熱情。
4、教學重點:歐姆定律及其應用。
教學難點:正確理解歐姆定律。
5、歐姆定律是指在同一電路中,通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。該定律是由德國物理學家喬治·西蒙·歐姆1826年4月發表的《金屬導電定律的測定》論文提出的。
本節內容前承電路、電壓、電阻及電流表、電壓表的使用,是前面電學知識的聚焦;后啟電功、電功率,并為高中階段學習閉合電路的歐姆定律、電磁感應定律、交流電等內容做了鋪墊。甚至于對學生將來參加生產勞動也有指導作用,即使在電工技術電子專業等學習中,歐姆定律同樣是必不可少的基礎知識,其研究方法──控制變量法是學習關于電阻大小影響因素的研究方法的延續,是物理問題研究思想的再次體現。
二、學習任務分析
本節重點是歐姆定律的內容和公式。通過實驗探究,歸納總結出歐姆定律,讓學生領悟科學探究的方法,體驗科學探究的樂趣,形成尊重事實、探究真理的科學態度,培養學生分析解決問題的能力;理解歐姆定律中電流I、電壓U、電阻R的同一性是本節難點,在探究過程中通過適時引導、恰當點撥,利用實物電路使學生達到理解歐姆定律的目的。
三、學習者分析
學習了電路基礎知識,學生產生了濃厚的興趣,多數學生能正確連接電路元件,正確使用電流表、電壓表和滑動變阻器,對于控制變量的研究方法也有所了解。學生有較強的好奇心和求知欲,他們渴望自己動手進行科學探究,體驗成功的樂趣,但對于U、I、R三者關系知之甚少,規律性知識的概括往往以偏概全。他們的思維方式逐步由形象思維向抽象思維過渡,教學中讓學生自主設計研究問題的方案,是發展學生思維的有效途徑。
四、教學目標
⑴知識與技能
會用實驗的方法探究電流與電壓、電阻的關系;
理解歐姆定律的內容、公式;
培養學生的觀察、實驗能力和分析概括能力。
⑵過程與方法
通過實驗探究學習研究物理問題常用的方法──控制變量法。
⑶情感、態度與價值觀
通過探究過程,激發學生的學習興趣。培養學生實事求是的科學態度;認真謹慎的學習習慣。
重點:歐姆定律的內容和公式;
通過實驗使學生知道導體中電流與電壓、電阻的關系。
難點:理解歐姆定律的內容;
弄清變形公式的含義。
五、教法設計
依據本節課的知識特點、教學目標和學生實際,確定本節主要采用實驗探究法。把學生視為學習的主人,教師當好學習的組織者和引導者。探究式學習可以激活學生已有的知識,在探究新問題時使知識活化、重組,形成知識結構并向能力轉化;讓學生體會科學發現的全過程,從中感悟科學思想和科學方法。
六、教學準備
知識目標
1.理解歐姆定律及其表達式.
2.能初步運用歐姆定律計算有關問題.
能力目標
培養學生應用物理知識分析和解決問題的能力.
情感目標
介紹歐姆的故事,對學生進行熱愛科學、獻身科學的品格教育.
教學建議
教材分析
本節教學的課型屬于習題課,以計算為主.習題訓練是歐姆定律的延續和具體化.它有助于學生進一步理解歐姆定律的物理意義,并使學生初步明確理論和實際相結合的重要性.
教法建議
教學過程中要引導學生明確題設條件,正確地選擇物理公式,按照要求規范地解題,注意突破從算術法向公式法的過渡這個教學中的難點.特別需強調歐姆定律公式中各物理量的同一性,即同一導體,同一時刻的I、U、R之間的數量關系.得出歐姆定律的公式后,要變形出另外兩個變換式,學生應該是運用自如的,需要注意的是,對另外兩個公式的物理含義要特別注意向學生解釋清楚,尤其是歐姆定律公式.
教學設計方案
引入新課
1.找學生回答第一節實驗得到的兩個結論.在導體電阻一定的情況下,導體中的電流
跟加在這段導體兩端的電壓成正比;在加在導體兩端電壓保持不變的情況下,導體中的電
流跟導體的電阻成反比.
2.有一個電阻,在它兩端加上4V電壓時,通過電阻的電流為2A,如果將電壓變為10V,通過電阻的電流變為多少?為什么?
要求學生答出,通過電阻的電流為5A,因為電阻一定時通過電阻的電流與加在電阻兩
端的電壓成正比.
3.在一個10的電阻兩端加上某一電壓U時,通過它的電流為2A,如果把這個電壓加在20的電阻兩端,電流應為多大?為什么?
要求學生答出,通過20電阻的電流為1A,因為在電壓一定時,通過電阻的電流與
電阻大小成反比,我們已經知道了導體中電流跟這段導體兩端的電壓關系,導體中電流跟這段導體電阻的關系,這兩個關系能否用一句話來概括呢?
啟發學生討論回答,教師復述,指出這個結論就叫歐姆定律.
(-)歐姆定律導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比.
1.此定律正是第一節兩個實驗結果的綜合,電流、電壓、電阻的這種關系首先由德國
物理學家歐姆得出,所以叫做歐姆定,全國公務員共同天地律,它是電學中的一個基本定律.
2.介紹《歐姆堅持不懈的精神》一文.
3.歐姆定律中的電流是通過導體的電流,電壓是指加在這段導體兩端的電壓,電
阻是指這段導體所具有的電阻值.
如果用字母U表示導體兩端的電壓,用字母R表示導體的電阻,字母I表示導體中的電流,那么歐姆定律能否用一個式子表示呢?
(二)歐姆定律公式
教師強調
(l)公式中的I、U、R必須針對同一段電路.
(2)單位要統一I的單位是安(A)U的單位是伏(V)R的單位是歐()
教師明確本節教學目標
1.理解歐姆定律內容及其表達式
2.能初步運用歐姆定律計算有關電學問題.
3.培養學生應用物理知識分析和解決問題的能力.
4.學習歐姆為科學獻身的精神
(三)運用歐姆定律計算有關問題
【例1】一盞白熾電燈,其電阻為807,接在220V的電源上,求通過這盞電燈的電流.
教師啟發指導
(1)要求學生讀題.
(2)讓學生根據題意畫出簡明電路圖,并在圖上標明已知量的符號及數值和未知量的
符號.
(3)找學生在黑板上板書電路圖.
(4)大家討論補充,最后的簡明電路圖如下圖
(5)找學生回答根據的公式.
已知V,求I
解根據得
(板書)
鞏固練習
練習1有一種指示燈,其電阻為6.3,通過的電流為0.45A時才能正常發光,要使這種指示燈正常發光,應加多大的電壓?
練習2用電壓表測導體兩端的電壓是7.2V,用電流表測通過導體的電流為0.4A,求這段導體的電阻,
通過練習2引導學生總結出測電阻的方法.由于用電流表測電流,用電壓表測電壓,
利用歐姆定律就可以求出電阻大?。詺W姆定律為我們提供了一種則定電阻的方法這種
方法,叫伏安法.
【例2】并聯在電源上的紅、綠兩盞電燈,它們兩端的電壓都是220V,電阻分別為
1210、484.
求通過各燈的電流.
教師啟發引導
(1)學生讀題后根據題意畫出電路圖.
(2)I、U、R必須對應同一段電路,電路中有兩個電阻時,要給“同一段電路”的I、U、R加上“同一腳標”,如本題中的紅燈用來表示,綠燈用來表示.
(3)找一位學生在黑板上畫出簡明電路圖.
(4)大家討論補充,最后的簡明電路圖如下
學生答出根據的公式引導學生答出
通過紅燈的電流為
通過綠燈的電流為
解題步驟
已知求.
解根據得
通過紅燈的電流為
通過綠燈的電流為
答通過紅燈和綠燈的電流分別為0.18A和0.45A.
板書設計
2.歐姆定律
一、歐姆定律
導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比.
二、歐姆定律表達式
三、歐姆定律計算
1.已知V,求I
解根據得
答通過這盞電燈的電流是0.27A
2.已知求.
解根據得
通過的電流為
通過的電流為
答通過紅燈的電流是0.18A,通過綠燈的電流是0.45A
探究活動
【課題】歐姆定律的發現過程
【組織形式】個人和學習小組
【活動方式】
1.制定子課題.
(一)知識目標
1、知道電動勢的定義.
2、理解閉合電路歐姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意義,并能熟練地用來解決有關的電路問題.
3、知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,電源的電動勢等于內、外電路上電勢降落之和.
4、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題.
5、理解閉合電路的功率表達式.
6、理解閉合電路中能量轉化的情況.
(二)能力目標
1、培養學生分析解決問題能力,會用閉合電路歐姆定律分析外電壓隨外電阻變化的規律
2、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題.
3、通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規律,培養學生用多種方式分析問題能力.
(三)情感目標
1、通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學生普遍聯系觀點
2、通過分析外電壓變化原因,了解內因與外因關系
3、通過對閉合電路的分析計算,培養學生能量守恒思想
4、知道用能量的觀點說明電動勢的意義
教學建議
1、電源電動勢的概念在高中是個難點,是掌握閉合電路歐姆定律的關鍵和基礎,在處理電動勢的概念時,可以根據教材,采用不同的講法.從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負極將正電荷運送到正極,克服電場力做功,非靜電力搬運電荷在兩極之間產生電勢差的大小,反映了電源做功的本領,由此引出電動勢的概念;也可以按本書采取討論閉合電路中電勢升降的方法,給出電動勢等于內、外電路上電勢降落之和的結論.教學中不要求論證這個結論.教材中給出一個比喻(兒童滑梯),幫助學生接受這個結論.
需要強調的是電源的電動勢反映的電源做功的能力,它與外電路無關,是由電源本生的特性決定的.
電動勢是標量,沒有方向,這要給學生說明,如果學生程度較好,可以向學生說明,做為電源,由正負極之分,在電源內部,電流從負極流向正極,為了說明問題方便,也給電動勢一個方向,人們規定電源電動勢的方向為內電路的電流方向,即從負極指向正極.
2、路端電壓與電流(或外電阻)的關系,是一個難點.希望作好演示實驗,使學生有明確的感性認識,然后用公式加以解釋.路端電壓與電流的關系圖線,可以直觀地表示出路端電壓與電流的關系,務必使學生熟悉這個圖線.
學生應該知道,斷路時的路端電壓等于電源的電動勢.因此,用電壓表測出斷路時的路端電壓就可以得到電源的電動勢.在考慮電壓表的內阻時,希望通過第五節的“思考與討論”,讓學生自己解決這個問題.
3、最后講述閉合電路中的功率,得出公式,.要從能量轉化的觀點說明,公式左方的表示單位時間內電源提供的電能.理解了這一點,就容易理解上式的意義:電源提供的電能,一部分消耗在內阻上,其余部分輸出到外電路中.
教學設計方案
閉合電路的歐姆定律
一、教學目標
1、在物理知識方面的要求:
(1)鞏固產生恒定電流的條件;
(2)知道電動勢是表征電源特性的物理量,它在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.
(3)明確在閉合回路中電動勢等于電路上內、外電壓之和.
(4)掌握閉合電路的歐姆定律,理解各物理量及公式的物理意義
(5)掌握路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規律.
2、在物理方法上的要求:
(1)通過電動勢等于電路上內、外電壓之和的教學,使學生學會運用實驗探索物理規律的方法.
(2)從能量和能量轉化的角度理解電動勢的物理意義.
(3)通過對路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規律的討論培養學生的推理能力.
(4)通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規律,培養學生用多種方式分析
二、重點、難點分析
1、重點:
(1)電動勢是表示電源特性的物理量
(2)閉合電路歐姆定律的內容;
(3)應用定律討論路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規律.
2、難點:
(1)閉合回路中電源電動勢等于電路上內、外電壓之和.
(2)短路、斷路特征
(3)應用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流強度隨外電阻變化的關系
三、教學過程設計
引入新課:
教師:同學們都知道,電荷的定向移動形成電流.那么,導體中形成電流的條件是什么呢?(學生答:導體兩端有電勢差.)
演示:將小燈泡接在充滿電的電容器兩端,會看到什么現象?(小燈泡閃亮一下就熄滅.)為什么會出現這種現象呢?
分析:當電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢差.當用導線把小燈泡和電容器兩極板連通后,電子就在電場力的作用下通過導線產生定向移動而形成電流,但這是一瞬間的電流.因為兩極板上正負電荷逐漸中和而減少,兩極板間電勢差也逐漸減少為零,所以電流減小為零,因此只有電場力的作用是不能形成持續電流的.
教師:為了形成持續的電源,必須有一種本質上完全不同于靜電性的力,能夠不斷地分離正負電荷來補充兩極板上減少的電荷.這才能使兩極板保持恒定的電勢差,從而在導線中維持恒定的電流,能夠提供這種非靜電力的裝置叫電源.電源在維持恒定電流時,電源中的非靜電力將不斷做功,從而把已經流到低電勢處的正電荷不斷地送回到高電勢處.使它的電勢能增加.
板書:1、電源:電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉變為電能的裝置.它并不創造能量,也不創造電荷.例如:干電池是把化學能轉化為電能,發電機是把機械能、核能等轉化為電能的裝置.
教師:電源能夠不斷地把其他形式的能量轉變為電能,并且能夠提供恒定的電壓,那么不同的電源,兩極間的電壓相同嗎?展示各種干電池(1號、2號、5號、7號),請幾個同學觀察電池上面寫的規格,發現盡管電池的型號不同,但是都標有“1.5V”字樣.我們把示教電壓表直接接在干電池的兩端進行測量,發現結果確實是1.5V.講臺上還擺放有手搖發電機、蓄電池、紐扣電池,它們兩端的電壓是否也是1.5V呢?(學生回答:不是)那么如何知道它們兩端的電壓呢?(學生:用電壓表直接測量)·
結論:電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(如材料、工作方式等)決定,同種電池用電壓表測量其兩極間的電壓是相同的,不同種類的電池用電壓表測量其兩極間的電壓是不同的.為了表示電源本身的這種特性,物理學中引入了電動勢的概念.
板書:2、電源電動勢
教師:從上面的演示和分析可知,電源的電動勢在數值上等于電源未接入電路時兩極間的電壓.
板書:電源的電動勢在數值上等于電源沒有接入電路時其兩極間的電壓.
例如,各種型號的干電池的電動勢都是1.5V.那么把一節1號電池接入電路中,它兩極間的電壓是否還是1.5V呢?用示教板演示
,電路如圖所示,結論:開關閉合前,電壓表示數是1.5V,開關閉合后,電壓表示數變為1.4V.實驗表明,電路中有了電流后,電源兩極間的電壓減少了.
教師:上面的實驗中,開關閉合后,電源兩極間的電壓降為1.4V,那么減少的電壓哪去了呢?用投影儀展示實驗電路,介紹閉合電路可分為內、外電路兩部分,電源內部的叫內電路,電源外部的叫外電路.接在電源外電路兩端的電壓表測得的電壓叫外電壓.在電源內部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測得的電壓叫內電壓.我們現在就通過實驗來研究閉合電路中電動勢和內、外電壓之間的關系.
板書:3、內電壓和外電壓
教師:向學生介紹實驗裝置及電路連接方法,重點說明內電壓的測量.實驗中接通電鍵,移動滑動變阻器的滑動頭使其阻值減小,由兩個電壓表讀出若干組內、外電壓和的值.再斷開電鍵,由電壓表測出電動勢.分析實驗結果可以發現什么規律呢?
學生:在誤差許可的范圍內,內、外電壓之和等于電源電動勢.
板書:在閉合電路中,電源的電動勢等于內、外電壓之和,即.
下面我們來分析在整個電路中電壓、電流、電阻之間的關系.
教師:我們來做一個實驗,電路圖如圖所示
觀察電鍵S先后接通1和2時小燈泡的亮度.
結論:把開關撥到2后,發現小燈泡的亮度比剛才接3V的電源時還稍暗些.怎么解釋這個實驗現象呢?這就要用到我們將要學習的內容——閉合電路的歐姆定律.
板書:閉合電路的歐姆定律
教師:在圖1所示電路圖中,設電流為,根據歐姆定律,,,那么,電流強度,這就是閉合電路的歐姆定律.
板書:4、閉合電路的歐姆定律的內容:閉合電路中的電流強度和電源電動勢成正比,和電路的內外電阻之和成反比.表達式為.
同學們從這個表達式可以看出,在電源恒定時,電路中的電流強度隨電路的外電阻變化而變化;當外電路中的電阻是定值電阻時,電路中的電流強度和電源有關.
教師:同學們能否用閉合電路的歐姆定律來解釋上一個實驗現象呢?
學生:9V的電源如果內電阻很大,由閉合電路的歐姆定律可知,用它做電源,電路中的電流I可能較小;而電動勢3V的電源內阻如果很小,電路中的電流可能比大,用這兩個電源分別給相同的小燈泡供電,燈泡的亮度取決于,那么就出現了剛才的實驗現象了.
教師:很好.一般電源的電動勢和內電阻在短時間內可以認為是不變的.那么外電阻的變化,就會引起電路中電流的變化,繼而引起路端電壓、輸出功率、電源效率等的變化.
幾個重要推論
(1)路端電壓隨外電阻變化的規律
板書:5幾個重要推論
(l)路端電壓隨外電阻變化的規律演示實驗,圖3所示電路,
4節1號電池和1個10Ω的定值電阻串聯組成電源(因為通常電源內阻很小,的變化也很小,現象不明顯)移動滑動變阻器的滑動片,觀察電流表和電壓表的示數是如何隨變化?
教師:從實驗出發,隨著電阻的增大,電流逐漸減小,路端電壓逐漸增大.大家能用閉合電路的歐姆定律來解釋這個實驗現象嗎?
學生:因為變大,閉合電路的總電阻增大,根據閉合電路的歐姆定律,,電路中的總電流減小,又因為,則路端電壓增大.
教師:正確.我們得出結論,路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減小.一般認為電動勢和內電阻在短時間內是不變的,初中我們認為電路兩端電壓是不變的,應該是有條件的,當無窮大時,0,外電路可視為斷路,0,根據,則,即當外電路斷開時,用電壓表直接測量電源兩極電壓,數值等于電源的電動勢;當減小為0時,電路可視為短路,為短路電流,路端電壓.
板書5:路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減小.斷路時,∞,0,;短路時,,.
電路的路端電壓與電流的關系可以用圖像表示如下
(2)電源的輸出功率隨外電阻變化的規律.
教師:在純電阻電路中,當用一個固定的電源(設、r是定值)向變化的外電阻供電時,輸出的功率,
又因為,
所以,
當時,電源有最大的輸出功率.我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線,如圖所示.
板書6:在純電阻電路中,當用一個固定的電源(即、是定值)向變化的外電阻供電時,輸出的功率有最大值.
教師:當輸出功率最大時,電源的效率是否也最大呢?
板書7:電源的效率隨外電阻變化的規律
教師:在電路中電源的總功率為,輸出的功率為,內電路損耗的功率為,則電源的效率為,當變大,也變大.而當時,即輸出功率最大時,電源的效率=50%.
板書8:電源的效率隨外電阻的增大而增大.
四、講解例題
五、總結
探究活動
1、調查各種不同電源的性能特點。
(包括電動勢、內阻、能量轉化情況、工作原理、可否充電)
2、考察目前對廢舊電池的回收情況。
(1)化學電池的工作原理;
(2)廢舊電池對環境的污染主要表現在哪些方面;
(3)當前社會對廢舊電池的重視程度;
(4)廢舊電池的回收由哪些主要的途徑和利用方式;
在學習了歐姆定律之后,利用歐姆定律解決問題就成了順理成章的事,本節課從電壓的高低、電阻的大小對用電安全的影響入手,讓學生學會運用已學的電學知識,解決有關的問題,既增強自我保護意識,又提高在幫助他人時講安全、講規則、講科學的意識。
教學目標
知識與技能
會用歐姆定律理解安全用電的道理。
情感、態度與價值觀
使學生具有安全用電的意識和社會責任感。能自覺地執行和宣傳安全用電。
通過了解避雷針的發明過程,培養學生熱愛科學的精神。
重點與難點
理解影響電流的因素,電壓和電阻對安全用電的影響;防雷的重要性。
板書設計
第六節歐姆定律與安全用電
一、歐姆定律
1.當R一定時,U越大,I越大
2.當U一定時,R越小,I越大
二、安全用電
1.高壓危險
2.不能用濕手觸摸電器
三、雷電與防雷
教學過程
師:前面我們已經學習了有關電流、電壓、電阻等物理知識,現在同學們想想,為什么高壓線要架在高大的鋼架上?為什么電吹風不允許在浴室使用?下雨天為什么不可以站在大樹下呢?可能有同學有答案,我們先不研究答案是什么,帶著這些問題去學習這節課,之后大家便能解答了。
首先回答我的問題,歐姆定律的內容是什么?
生:導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。
師:很好,那么公式怎樣表達呢?
生:I=U/R。
師:沒錯(板書:歐姆定律I=U/R),我們已經知道,電流的大小跟電壓、電阻有關,具體是怎樣決定呢?我們現在分析一下:既然電流由電壓、電阻決定,我們可以采用控制變量法,電阻不變,當電壓變小的時候,電流會怎樣變化?
生:變小。
師:那電壓增大呢?
生:跟著變大。
師:也就是說,當電阻不變時,電壓越大,電流就越大,二者成正比關系。平常見到的變壓器上標有“高壓危險,禁止攀登”的字樣,就是因為變壓器的電壓很高。如果人體不慎接觸到高壓,通過人體的電流就很大,超過人體能承受的限度,會造成生命危險,所以不要去攀爬變壓器、高壓線支架等,以免造成危險,因為對人體安全的電壓是不高于36V的電壓,凡高于36V的電壓對人都有生命危險,因此必須小心用電。
剛才是用固定電阻來研究電壓對電流的決定關系,再看看當電壓固定時,電阻對電流又有什么決定關系,電阻變大時,電流會怎樣?
生:會變小。
師:那么電阻變小呢?
生:電流會變大。
師:那應該怎樣總結它們之間的關系呢?
生:當電壓不變時,電阻越小,電流反而越大。
師:原來干燥的木棒,不容易導電,可是當用水把它淋濕后,木棒就容易導電了,是因為濕了的木棒電阻變小了,使得通過的電流變大。同樣道理,對于人體來說,潮濕的皮膚比干燥的時候電阻要小,此時若有電壓存在電流會很大,很危險。如果用濕手插拔插銷、開關電燈等,極易使水流入插銷和開關內,使人體和電源相連,造成危險,所以不要用濕手觸摸電器。那同學們現在能回答:為什么在浴室不能使用電吹風了嗎?
生甲:因為在浴室中人體是濕的不安全。
生乙:浴室中水分多,電吹風易進水漏電。
師:方向對了。通常在浴室中使用電吹風是為了使浴后的頭發快干,洗完澡后皮膚的電阻變小,若發生觸電事故,極其危險,另外,由于室內水氣較大,易被電吹風吸入筒內使機件短路而發生危險。故此,不應在浴室內使用電吹風。
通過用控制變量法:我們清楚地認識到電壓、電阻對電流的決定作用,那么平時就要注意用電安全了,那為什么下雨天不可以站在大樹下呢?跟洗澡有關系嗎?
生:沒有。
師:那跟什么有關呢?
生:雷電。
師:哦,原來是跟雷電有關系,那雷電是怎樣產生的呢?可能不是每個同學都知道,現在跟大家介紹一下,有關雷電的知識。云層能積聚大量正電荷,而地球是導體,本身積聚負電荷,從而使得云層與云層之間,云層與地面之間形成很高的電勢差,幾百萬伏到幾億伏,因而產生的電流就十分強大,達到幾萬安至十幾萬安,形成高熱和強光,會造成巨大破壞,能使人立即死亡。如果通過樹木、建筑物,巨大的熱量和空氣的振動都會使它們受到嚴重的破壞。所以,為了避免這種破壞,科學家們努力尋求方法,發明了避雷針。(投影課本彩圖)在一些高大的建筑物的頂端,裝上針狀的金屬物,用導線把它與大地連接,就形成避雷針了,當發生雷電的時候,避雷針把雷電引到大地,使建筑物避免雷擊。每一年我國都會因為雷電而遭受損失,雷電的危害很大,大家閱讀有關的資料就知道了。另外,避雷針的發明過程大家可以通過資料來了解一下。
活動:學生閱讀印發的資料。
附:富蘭克林的風箏實驗與避雷針的發明
萊頓瓶放電時能夠擊死小鳥、老鼠等小動物,雷電時可以擊死人、畜等。所以,有人推測放電電火花與天空中的閃電可能具有相同的性質。富蘭克林對此作了深入的研究。在1749年11月7日的筆記中,他記下了放電與閃電的一致:“1.發光;2.光的顏色;3.彎曲的方向;4.快速運動;5.被金屬傳導;6.在爆發時發出霹靂聲或噪聲;7.在水中或冰里存在;8.劈裂所通過的物體;9.殺死動物;10.熔化金屬;11.使易燃物著火;12.含硫磺氣味?!蹦Σ廉a生的電與雷電竟然有這么多的特性是相同的!他開始醞釀一個大膽的實驗,即制作一根長20英尺~30英尺頂端削尖的鐵竿,把云中的電引下來。他認為,這項實驗如能成功,那么采用相同的方法,就“可以給人類用于保護房屋、教堂、船舶等等免除閃電的轟擊?!钡牵@個想法沒有得到英國皇家學會的支持。后來,富蘭克林想,鐵竿的高度總是有限的,怎樣才能把鐵竿伸入到云層中去呢?他想起了兒童時代玩過的風箏,于是,他用杉木搭成一個十字架,蒙上一塊絲綢手帕,做成了一個風箏。它能夠經受風吹雨打而不撕裂,他還在風箏上加了一根1英尺長的尖細的金屬絲。在系風箏的粗麻線靠近手的一端,加上了一條絲帶(非導體),接頭處系上一把鑰匙。1752年6月的一個雷雨天,他和兒子一起把這個負有特殊使命的風箏放了出去。麻線被雨淋濕后,纖維挺立起來。當他用手指節靠近鑰匙時,打出了電火花,手感到發麻。而后,他又用這把鑰匙為萊頓瓶充了電。發現雷電與摩擦電具有相同的性質。這項實驗破除了雷電是“上帝之火”的神話。一系列的實驗表明,大多數云層帶的是負電,所以雷擊時“絕大多數是大地的電穿進云層,而不是云層的電落向大地”。到處都在重復雷電實驗,彼得堡科學院院士利赫曼(1711~1753)在得知富蘭克林的實驗后也決心投入征服雷電的研究,他不放過每一次暴風雨,1753年7月26日,他在彼得堡科學院會議上聽見一聲巨雷后連忙趕回家去,因未檢查接地設備是否有效,而獻出了生命。他的犧牲提醒電學家:人們不能再這樣死去。
風箏實驗的直接結果是避雷針的出現。早在1749年和1750年,富蘭克林就提出過避雷針的設想,認為尖導體既能釋放或吸收物體上的電,也能釋放或吸收云層中的電。他建議將上端尖銳的防銹鐵桿裝在房屋高處直通地里,或裝在船的桅桿頂再拋入水中,“在云層將要產生電擊的千鈞一發之際,靜悄悄地把電從云中吸走,因而使我們免受最突然、最駭人的悲劇?!?/p>
在風箏實驗的那年夏天,他在鐵棒與建筑物之間用絕緣體隔開,并稱這種裝置為“避雷針”,試用良好。捷克牧師狄維斯(P.DiviSCh)在1745年首先設計出避雷針。費城一些高大建筑物因裝上這種避雷針而安然無恙,在歐洲特別是法國也開始流行。
1 知識目標
1.1 知道電動勢的定義.
1.2 理解閉合電路歐姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意義,并能熟練地用來解決有關的電路問題。
1.3 知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,電源的電動勢等于內、外電路上電勢降落之和。
1.4 理解路端電壓與電流(或外電阻)的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題。
1.5 理解閉合電路的功率表達式。
1.6 理解閉合電路中能量轉化的情況。
2 能力目標
2.1 培養學生分析解決問題能力,會用閉合電路歐姆定律分析外電壓隨外電阻變化的規律。
2.2 理解路端電壓與電流(或外電阻)的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題。
2.3 通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規律,培養學生用多種方式分析問題能力。
3 情感目標
3.1 通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學生普遍聯系觀點。
3.2 通過分析外電壓變化原因,了解內因與外因關系。
3.3 通過對閉合電路的分析計算,培養學生能量守恒思想。
3.4 知道用能量的觀點說明電動勢的意義。
教學建議
1 電源電動勢的概念在高中是個難點,是掌握閉合電路歐姆定律的關鍵和基礎,在處理電動勢的概念時,可以根據教材,采用不同的講法.從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負極將正電荷運送到正極,克服電場力做功,非靜電力搬運電荷在兩極之間產生電勢差的大小,反映了電源做功的本領,由此引出電動勢的概念;也可以按本書采取討論閉合電路中電勢升降的方法,給出電動勢等于內、外電路上電勢降落之和的結論.教學中不要求論證這個結論.教材中給出一個比喻(兒童滑梯),幫助學生接受這個結論。
需要強調的是電源的電動勢反映的電源做功的能力,它與外電路無關,是由電源本生的特性決定的。 電動勢是標量,沒有方向,這要給學生說明,如果學生程度較好,可以向學生說明,做為電源,由正負極之分,在電源內部,電流從負極流向正極,為了說明問題方便,也給電動勢一個方向,人們規定電源電動勢的方向為內電路的電流方向,即從負極指向正極。
2 路端電壓與電流(或外電阻)的關系,是一個難點.希望作好演示實驗,使學生有明確的感性認識,然后用公式加以解釋.路端電壓與電流的關系圖線,可以直觀地表示出路端電壓與電流的關系,務必使學生熟悉這個圖線。
學生應該知道,斷路時的路端電壓等于電源的電動勢.因此,用電壓表測出斷路時的路端電壓就可以得到電源的電動勢.在考慮電壓表的內阻時,希望通過第五節的“思考與討論”,讓學生自己解決這個問題。
3 最后講述閉合電路中的功率,得出公式 , .要從能量轉化的觀點說明,公式左方的 表示單位時間內電源提供的電能.理解了這一點,就容易理解上式的意義:電源提供的電能,一部分消耗在內阻上,其余部分輸出到外電路中。
教學設計方案
閉合電路的歐姆定律
1 教育目標
1.1 知識教學點
1.1.1 初步了解電動勢的物理意義。
1.1.2 了解電動勢與內外電壓的關系。
1.1.3 理解閉合電路歐姆定律及其公式,并能熟練地用來解決有關的電路問題。
1.1.4 理解路端電壓與電流(或外電阻)的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題。
1.1.5 理解閉合電路的功率表達式,理解閉合電路中能量的轉化。
1.2 能力訓練點
通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻變化而變化的規律,培養學生用多種方法分析問題的能力。
1.3 德育滲透點[來源:高考資源網]
1.3.1 通過外電阻的改變而引起I、U變化的深入分析,樹立事物之間存在普遍的相互聯系的觀點。
1.3.2 通過對閉合電路的分析計算,培養學生能量守恒的思想。
2 重點、難點、疑點及解決辦法
2.1 重點
①正確理解電動勢的物理意義。[來源:高考資源網]
②對閉合電路歐姆定律的理解和應用。
2.2 難點
路端電壓、電流隨外電阻變化規律。
2.3 疑點
路端電壓變化的原因(內因、外因)。
2.4 解決辦法
制作多媒體課件,采用類比分析、動態畫面、圖像等幫助同學增強感性認識,逐步了解電動勢的含義,推導閉合電路歐姆定律公式,分析各項的意義,使學生有初步整體感知,精選運用閉合電路歐姆定律分析路端電壓隨外電阻改變而改變的規律的典型例題,結合圖像分析突破難點。
3 教學過程設計
引入新課:
教師:同學們都知道,電荷的定向移動形成電流.那么,導體中形成電流的條件是什么呢?(學生答:導體兩端有電勢差)
演示:將小燈泡接在充滿電的電容器兩端,會看到什么現象?(小燈泡閃亮一下就熄滅.)為什么會出現這種現象呢?
分析:當電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢差.當用導線把小燈泡和電容器兩極板連通后,電子就在電場力的作用下通過導線產生定向移動而形成電流,但這是一瞬間的電流.因為兩極板上正負電荷逐漸中和而減少,兩極板間電勢差也逐漸減少為零,所以電流減小為零,因此只有電場力的作用是不能形成持續電流的。
教師:為了形成持續的電源,必須有一種本質上完全不同于靜電性的力,能夠不斷地分離正負電荷來補充兩極板上減少的電荷.這才能使兩極板保持恒定的電勢差,從而在導線中維持恒定的電流,能夠提供這種非靜電力的裝置叫電源.電源在維持恒定電流時,電源中的非靜電力將不斷做功,從而把已經流到低電勢處的正電荷不斷地送回到高電勢處.使它的電勢能增加。
4 課時安排[來源:高考資源網][來源:高考資源網]
1課時
5 教具學具準備
不同型號的干電池若干、小燈泡(3.8V)、電容器一個、紐扣電池若干、手搖發電機一臺、可調高內阻蓄電池一個、電路示教板一塊、示教電壓表(0~2.5V)兩臺、10Ω定值電阻一個、滑線變阻器(0~50Ω)一只、開關、導線若干。
6 學生活動設計
學生觀察、動手測電源電動勢,并邊觀察邊思考,逐步推導閉合電路歐姆定律,在教師的啟發下逐漸理解公式含義,引導學生用公式法和圖像法去分析同一問題。
7 教學過程
教師:同學們都知道,電荷的定向移動形成電流。那么,導體中形成電流的條件是什么呢?(學生答:導體兩端有電勢差。)
演示:將小燈泡接在充電后的電容器兩端,會看到什么現象?(小燈泡閃亮一下就熄滅。)為什么會出現這種現象呢?
分析:當電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢差。當用導線把小燈泡和電容器兩極板連通后,電子就在電場力作用下沿導線定向移動形成電流,但這是一瞬間的電流。因為兩極板上正負電荷逐漸中和而減少,兩極板間電勢差也逐漸減小為零,所以電流減小為零,因此要得到持續的電流,就必須有持續的電勢差。
教師:能夠產生持續電勢差的裝置就是電源。那么,如何描述電源的特性?電源接入電路,組成閉合電路,閉合電路中的電流有什么規律呢?這節課我們就來學習閉合電路歐姆定律。
8 板書設計
8.1 電源電動勢:等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。
8.2 閉合電路歐姆定律。
閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比,跟內、外電路的電阻之和成反比。
8.3 路端電壓跟負載的關系。
路端電壓隨外電阻增大而增大。
1.知識目標。
(l)掌握閉合電路的歐姆定律;
(2)理解端壓跟外電路的電阻的關系,理解斷路和短路時的端壓和電流;
(3)理解端壓發生變化的根本原因。
2.能力和方法目標
(l)培養學生“發現問題,提出假設,實驗研究,得出結論”的探究物理規律的科學思路和方法;
(2)通過學習,使學生會用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題。
【教學方法】
在教師指導下,師生共同探討的啟發式教學。
【教學器材】
電壓表、電阻箱、電鍵、電池組、J1203型蓄電池、導線等各24組。新電池兩節,內阻較大的電池一組(電動勢為9V以上),燈泡若干,演示用電壓表,保險絲,導線若干,單刀雙擲開關,投影儀等。
【教學過程】
1.引入新課
師:如圖1電路,將電壓表接在電源兩端,從電壓表上讀出的是什么?
生:電源電動勢。
演示實驗:測電源電動勢并觀察燈泡亮度。
師:出示圖1裝置示教板,簡介實驗裝置,分別開關打向1和2,讓學生通過電壓表的實物投影讀電源和的電動勢。
生:,。
師:(將電壓表換接成小燈泡,開關接1時。小燈泡很亮,幾乎發白光)問:開關接2時,會發生什么情況?
生:(猜測):①燒毀,②更亮。
師:(開關接通2,小燈泡還不如接1時亮。)
生:(嘩然,形成強烈反差)
師:學習了閉合電路歐姆定律后,我們就能解釋這一實驗現象了。
2.新課教學
2.l閉合電路歐姆定律的數學表達式(在教師的啟發下,引導學生完成)
師:什么樣的電路叫閉合電路呢?
生:由電源和用電器組成的完整電路。
師:電源有哪些重要的參量?
生:電源電動勢和內阻。
師:(出示圖2的動畫電路)閉合電路中,流過內電路和外電路的電流有什么關系?
生:相等。
師:電源的電動勢與端壓(外電壓)、內電壓之間的關系是怎樣的?
生:E=U=U′。
師:現設通過電路的電流強度為I,外電路的電阻為R電源電阻為r,根據歐姆定律,可以把上式進一步寫成怎樣的形式?
生:根據歐姆定律,外電壓U′=IR,內電壓U′=Ir,代入E=U+U′,可以得出:E=IR+Ir。。
師:如果我們要探討電路里的電流強度I跟哪些因素有關,有什么關系,還需要把公式改變成怎樣的形式?
生:可以改寫成:。
師:好,這就是閉合電路歐姆定律的數學表達式。它表示:閉合電路中的電流,跟電源的電動勢成正比,跟整個電路的電阻成反比。在公式中,R的含義是什么?
生:外電路的總電阻。
師:對給定的電源,E、r均為定值,外電阻變化時,會引起電路電流的變化,I隨R會發生怎樣的變化?
生:由公式知,R變大則I減少,R變小則I增大。
師:根據U=IR,R變大時端壓(外電壓)會隨之發生怎樣的變化呢?
生:(猜測。有人說變大,有人說變小)
師:請兩個學生介紹判斷的過程和依據。(暫時不做評價,由“實踐是檢驗真理的標準”過渡到學生實驗上來。)
2.2探討U隨R變化的規律
學生實驗:探討U隨R變化的規律
師:如果給你一個電源,一個電鍵,一個電壓表,一個電阻箱,讓你來探討外電壓U隨外電阻R變化的規律,你該怎樣設計電路?請畫出電路圖。
生:(畫電路圖)
師:(講評學生所畫電路,指導學生進行實驗)
生:(出示實驗數據記錄,得出結論)端壓隨外電阻的增大而增大,隨外電阻的減少而減少。二者變化的趨勢相同。
師:能否根據閉合電路歐姆定律從理論上分析為什么會發生這樣的變化?
生:(討論,在教師誘導下得出)
師:剛才我們通過實驗和理論探討了端壓隨外電阻變化的規律,得出了上述結論。請大家再思考,當外電阻很小時,會發生什么情況呢?
生:外電阻減少到零時,會發生短路現象。
師:短路時的電流有多大呢?
生:(可能會說無窮大教師從電路電阻出發引導,使學生得出)短路時:R=0,I=E/r,U′=E,U=0。
師:短路時的電流取決于E,r。一般情況下,電源內阻很小,像蓄電池的內阻只有0.005Ω-0.1Ω,所以短路時電流會很大,很大的電流會造成什么后果呢?
演示實驗:保險絲熔斷現象。
師:(出示示教板,簡單向學生介紹電路的元件,先讓電燈開始正常工作)大家說說,怎樣的外電路才算短路呢?
生:將電鍵合上,使外電路的電阻R=0。
師:(演示:合上電鍵,保險絲燒斷起煙,小燈泡熄滅)保險絲燒斷,說明短路時的電流的確很大。如果沒有保險絲,短路時很大的電流長時間通過電路,就可能損壞電源,甚至釀成火災。所以在實驗操作中和日常生活、生產中要注意避免短路,也不能圖方便用銅絲替代保險絲。那么,怎樣使電路恢復正常呢?
生:(教師引導)先排除故障,再換保險絲。
師:當外電阻很大時,又會發生什么現象呢?
生:(引導學生類比得出)斷路。
斷路時:R∞,I=0,U′=0,U=E。
師:電壓表測電動勢就是利用了這一道理.通過前面的討論,我們對U隨R變化的規律有了了解,但在討論中都是以電源的E、r不變作為前提的。如果有兩個電源,它們的內阻不同,端電壓隨外電阻的變化有什么區別呢?
2.3U隨R變化的根本原因
學生實驗:探究內阻不同時U隨R變化的特點(電路如圖3)。
師:現有四節干電池組,電動勢約6V,內阻阻值大約在0.5Ω-2Ω之間;有一個蓄電池組,電動勢約6V,內阻大約在0.005Ω-0.1Ω之間。請大家再做實驗,比較這兩個電源U隨R變化的特點。
生:(實驗操作,教師巡回指導)
實驗結論:內電阻很小的電源,端電壓隨外電阻的變化不明顯。
師:大家推測一下,當電源內電阻為零時,外電壓還隨外電阻的變化而變化嗎?
生:不隨。
師:能否理論推導一下?
生:r=0,無論I如何變化,U′=Ir=0,故U=E-U′=E不變。
師:內電阻等于零的電源叫理想電源,它的端壓是不定值,不隨外電阻的變化而變化,初中討論的都是這樣的電源??墒?,實際的電源都有內阻。正是由于r≠0,才導致U隨R的變化??梢?,U隨R變化的根本原因是……
生:r≠0。
3.規律應用演示實驗:(裝置見圖5)
師:(簡單介紹實驗裝置,電源為6V干電池組)逐個合上電鍵,燈泡的亮度會不會發生變化?
生:(討論,看法不一)
師:(實驗。結果發現接入電路中的小燈泡亮度逐漸變暗。)怎樣解釋看到的現象?
生:隨著燈泡逐漸接入,外電路的總電阻逐漸減小,外電路的端壓逐漸減小,由知,燈泡消耗的實際功率逐漸變小,燈泡亮度變暗。
師:(改用蓄電池作電源,再做上述實驗,結果發現燈泡亮度幾乎不變)
生:蓄電池內阻很小,外電路電阻變化時,端壓變化非常小,燈泡消耗的實際功率變化很小,因而亮度幾乎不變。
師:這一現象再次說明了……
生:內電阻不為零是端壓變化的根本原因。
師:請大家思考,開始上課時做的演示實驗為什么會出現那樣一個結果?
生:(討論后得出)電源的內阻很大,比燈泡的電阻還要大,因此內阻分壓也大,第二次加在燈泡兩端的外電壓沒有第一次的大。
師:你們的推理是否正確,實際測量一下就知道了。
演示實驗:
師:(測圖1燈泡兩端在電鍵按1和2兩種情況下的端壓。結果表明,第二次的端壓小于第一次)
生:(露出滿意的笑容)
師:通過這節課的學習,我們解決了上一節課學習電動勢時產生的“端壓為什么會隨外電阻的變化而變”的疑問,得到了閉合電路的歐姆定律,搞清了端壓變化的根本原因。在本節課的學習中,有沒有新的問題?
生:實驗測量中發現,隨著外電阻的增大,端壓并不是一直增大的,這是為什么?
師:(表揚提問題的學生,引導大家討論,然后解釋)當外電阻大到一定程度時,由閉合電路歐姆定律知,總電流極小,內電阻止的分壓趨近于零,端壓趨近于電源的電動勢,接近于發生了斷路現象。
生:老師,你是怎樣知道干電池和蓄電池的內阻的?
師:這個問題提的好。我們是在干電池組內阻大于蓄電池組內阻的前提下得出端壓變化的根本原因的,如果事實不是這樣,則結論也就不成立了,這個問題留做課后思考,下節課我們將通過實驗來測定電源的電動勢和內阻。實際上今天的課已經告訴了你一種測量方法了……大家還有問題嗎?
生:……
4.小結
4.l閉合電路歐姆定律是高中電學中的重要規律之一,要掌握其內容并會運用它分析電流強度、端壓隨外電阻的變化規律。以及端壓跟電流強度的關系。根據I=E′(R+r)、U′=Ir、U=E-Ir可知:
RIU′U
R=0,I=E/r,U′=E,U=0(短路)
RIU′U
R∞,I=0,U′=0,U=E(斷路)
4.2在初中討論電路問題時,不考慮電源內阻。到了高中,有些問題常要考慮電源內阻。路端電壓隨外電阻變化而變化,其根本原因是因為電源有內阻。我們關心路端電壓的變化情況,是關系到用電器能否正常工作的問題,這在實際應用中有現實意義。
5.布置作業(略)。
【教學設計說明】
1.閉合電路的歐姆定律在高中“恒定電流”一章中占有重要地位,這是一節承上啟下的課。在設計本節課時,我十分注意對學生科學素質的培養。在教學中實施素質教育的核心是培養學生的創新精神和實踐能力。對于中學生來說,創新精神主要體現在學生應具有創新的意識,其直接的表現就是善于發現問題,善于提出問題。因此在課堂上應把主要精力放在引導學生發現問題并尋找解決問題的途徑上。根據上一節課中學生對端壓會發生變化所產生的疑問,我設計了本節課的教學流程,旨在通過學生的親身實踐,得到掌握知識、培養能力、形成習慣的最終目的。在這節課的最后,還留給學生一段時間,讓他們自己來提問題,并討論、解答,這也是出于培養創新意識的需要。
2.利用實驗發現規律,利用實驗驗證結論是貫穿整個課堂教學的一條主旋律。本節課一開始,就利用學生的日常生活經驗與演示實驗的矛盾巧設“懸念”,使他們的心理經歷了一次前科學意識與物理規律的強烈碰撞,求知欲望之火被迅速點燃,從而興致勃勃地進入了主動學習的“角色”。在教學活動中,一個個演示、學生實驗不斷地開后學生思維的“閥門”,他們時而全神貫注,時而心領神會,在一系列“發現問題,提出假設,實驗研究,得出結論”的過程中,錯誤的前概念逐步被糾正,科學的物理規律在腦海里扎下了很。物理教學活動的科學性和藝術性得到了有機的統一,科學美的教育也滲透在其中了。