《閉合電路的歐姆定律（第二課時(shí)）》教案教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：1.通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證閉合電路的歐姆定律，使學(xué)生對(duì)電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電勢(shì)降落之和有感性的認(rèn)識(shí)。2.通過(guò)探究電源兩端電壓與電流的關(guān)系，體會(huì)圖像法在研究物理問(wèn)題中的作用。3.能運(yùn)用閉合電路的歐姆定律解釋路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。了解電源短路可能帶來(lái)的危害，加強(qiáng)安全用電意識(shí)。4.知道歐姆表測(cè)量電阻的原理。教學(xué)重點(diǎn)：1.路端電壓與負(fù)載的關(guān)系及U-I圖像的物理意義。2.在各種實(shí)際情景中熟練運(yùn)用閉合電路的歐姆定律解決問(wèn)題。教學(xué)難點(diǎn)：1.驗(yàn)證閉合電路的歐姆定律的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。2.歐姆表測(cè)量電阻的原理。教學(xué)過(guò)程時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動(dòng)上節(jié)課我們通過(guò)理論探究得到了閉合電路歐姆定律，知道了電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和。這節(jié)課我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，并繼續(xù)探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系以及歐姆表原理介紹演示實(shí)驗(yàn)的裝置。我們使用化學(xué)電池作為電源（正、負(fù)電極材料分別別為氧化鉛和鉛，電解液為稀硫酸），將其與滑動(dòng)變阻器、電流表、開(kāi)關(guān)串聯(lián)成閉合回路。兩個(gè)探針?lè)謩e靠近正、負(fù)電極。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，電流表測(cè)量回路中的電流。由于外電路、內(nèi)電路中沿電流方向都有電勢(shì)降落，電壓表用了兩塊數(shù)字電壓表。V測(cè)電源的開(kāi)路電壓（電動(dòng)勢(shì)）及電路閉合后的路端電壓，V’測(cè)內(nèi)電壓。請(qǐng)同學(xué)特別關(guān)注這兩塊電壓表正負(fù)極的連接方式。觀察實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。把這6組數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)表格，我們可以看出外電路上電勢(shì)的降落和內(nèi)電路上的電勢(shì)降落之和都等于電源的電動(dòng)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論符合得非常好。路端電壓與負(fù)載的關(guān)系我們常常把外電路中的用電器叫作負(fù)載（負(fù)載既可能是電阻，也可能是電動(dòng)機(jī)等），把外電路的電勢(shì)降落叫作路端電壓。負(fù)載變化時(shí)，電路中的電流就會(huì)變化，路端電壓也隨之變化。根據(jù)E＝U外＋U內(nèi)U外=U，U內(nèi)＝Ir，則U＝E－Ir對(duì)于確定的電源來(lái)說(shuō)，電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r是一定的。當(dāng)外電路只有電阻時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：外電阻R增大，電流減小，路端電壓增大外電阻R減小，電流增大，路端電壓減小同學(xué)們還記得我們看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吧？多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡暗。如何解釋這一現(xiàn)象呢？對(duì)于確定的電源來(lái)說(shuō)，電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r是一定的。當(dāng)外電阻R減小時(shí)（多個(gè)小燈泡并聯(lián)在一起）由（1）式（1）可知，電流I增大，因而內(nèi)電路的電勢(shì)降落Ir增大。由U＝E－Ir（2）式可知，這時(shí)路端電壓U減小，燈泡變暗。這可以解釋了前面讓同學(xué)們看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。提出問(wèn)題：（1）有同學(xué)質(zhì)疑前面的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，在外電路斷路的情況下，用電壓表直接測(cè)量電源兩端，測(cè)量值等于電源電動(dòng)勢(shì)嗎？（2）在閉合電路時(shí)，仍然用電壓表直接測(cè)量電源兩端，測(cè)量值等于電源電動(dòng)勢(shì)嗎？（3）當(dāng)電源兩端短路時(shí)，電流會(huì)是無(wú)窮大嗎？解析：（1）在外電路斷路的情況下，用電壓表直接測(cè)量電源兩端，測(cè)出的值等于電源電動(dòng)勢(shì)嗎？根據(jù)U=E-Ir，當(dāng)I=0時(shí)，U=E。即：斷路時(shí)路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。我們常根據(jù)這個(gè)道理測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)。在外電路斷路的情況下，用電壓表直接測(cè)量電源兩端，電源與電壓表構(gòu)成了閉合回路。但一般情況下電壓表內(nèi)阻都很大，可以近似認(rèn)為此時(shí)電流為零，測(cè)出值近似等于電動(dòng)勢(shì)。要準(zhǔn)確的測(cè)量電動(dòng)勢(shì)下一節(jié)課里再詳細(xì)探討。（2）在閉合電路時(shí)，仍然用電壓表直接測(cè)量電源兩端，測(cè)出的值等于電源電動(dòng)勢(shì)嗎？開(kāi)關(guān)閉合后，電壓表與電源并聯(lián)和它與外電路并聯(lián)是等效的。此時(shí)測(cè)量值等于路端電壓U。（3）當(dāng)電源兩端短路時(shí)，電流會(huì)是無(wú)窮大嗎？不會(huì)，電源有內(nèi)阻，此時(shí)電流為短路電流。電源的內(nèi)阻r一般都很小，例如，鉛蓄電池的內(nèi)阻只有0.005?0.1Ω，干電池的內(nèi)阻通常也不到1Ω，所以短路時(shí)電流很大。電流過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致溫度過(guò)高，燒壞電源，甚至引起火災(zāi)。絕對(duì)不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連在一起！路端電壓U隨電流I變化的圖像U＝E－Ir表示的是U和I這兩個(gè)變量之間的函數(shù)關(guān)系。把它改寫(xiě)為U＝－rI＋E然后和一次函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式y(tǒng)＝kx＋b對(duì)比就能知道它的U-I圖像是一條直線做出U隨電流I變化的圖像，這個(gè)圖像的函數(shù)表達(dá)式為：U=E-Ir。圖像的物理意義：外電路斷路時(shí)，U=E,在縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E。外電路短路時(shí)，U=0,在橫軸上的截距表示電源的短路電流。圖像斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害。提出問(wèn)題：電動(dòng)勢(shì)與路端電壓有什么區(qū)別呢？電源電動(dòng)勢(shì)與路端電壓?jiǎn)挝幌嗤?，而且斷路時(shí)它們的數(shù)值也相同。但是這兩個(gè)概念本質(zhì)上是不同的。從定義看。電動(dòng)勢(shì)反映的是電源內(nèi)部非靜電力做功的本領(lǐng)，是非靜電力做功跟移送的電荷量之比；電壓反映的是靜電力做功的本領(lǐng)，是電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功跟移送電量之比。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，E表示電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，E反映電源的特性；U反映負(fù)載把電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式能，U反映電場(chǎng)的特性。四、拓展學(xué)習(xí)：歐姆表的原理提出問(wèn)題：我們可以通過(guò)伏安法測(cè)電阻，你能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)可以直接測(cè)量電阻的儀表嗎?歐姆表是在電流表的基礎(chǔ)上改裝而成的。為了使測(cè)量電阻時(shí)電流表指針能夠偏轉(zhuǎn)，表內(nèi)應(yīng)有電源。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的歐姆表電路設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電流表的電阻為Rg，可變電阻為R1，電流表滿偏電流為Ig，歐姆表的總電阻為RΩ。當(dāng)紅、黑表筆直接接觸時(shí)（相當(dāng)于被測(cè)電阻為0），電流表指針指在最大值Ig處根據(jù)閉合電路歐姆定律：當(dāng)紅、黑表筆之間接有待測(cè)電阻Rx時(shí)，電流表指針指在Ix處：根據(jù)閉合電路歐姆定律：由上式可知，電阻與電流存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。因此，只要將原來(lái)的電流刻度轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電阻刻度，指針就能夠指示出被測(cè)電阻值，Rx與Ix之間不是線性關(guān)系，例如，電流都逐次減小(1/4)Ig，電阻變化卻不同，所以刻度盤(pán)上電阻值的刻度不均勻。（歐姆表的動(dòng)態(tài)標(biāo)刻度）現(xiàn)在請(qǐng)大家嘗試用我們今天學(xué)到的知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。例題1.如圖是汽車(chē)蓄電池供電簡(jiǎn)化電路圖。當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S閉合，電動(dòng)機(jī)工作，車(chē)燈會(huì)變暗；當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)之后，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止工作，車(chē)燈恢復(fù)正常亮度。請(qǐng)分析以上現(xiàn)象發(fā)生的原因。請(qǐng)大家觀看視頻，分析原因。解析：觀察電路可知：車(chē)燈兩端電壓為路端電壓。當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S閉合，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)這個(gè)支路有很大的電流，從而使通過(guò)電源的總電流增大，路端電壓減小，車(chē)燈會(huì)變暗。電動(dòng)機(jī)停止工作，路端電壓恢復(fù)到初始值，車(chē)燈恢復(fù)正常亮度。例題2.充電寶內(nèi)部的主要部件是鋰電池，充電寶中的鋰電池在充電后，就是一個(gè)電源，可以給手機(jī)充電。充電寶的銘牌通常標(biāo)注的是“mA·h”（毫安時(shí)）的數(shù)量，即鋰電池充滿電后全部放電的電荷量。機(jī)場(chǎng)規(guī)定：嚴(yán)禁攜帶額定能量超過(guò)160W·h的充電寶搭乘飛機(jī)。某同學(xué)查看了自己的充電寶銘牌，上面寫(xiě)著“10000mA·h”和“3.7V”，你認(rèn)為能否把它帶上飛機(jī)？解析：“mA·h”和“W·h”都是能量的單位?！?0000mA·h”應(yīng)變成10A·h才便于下面的計(jì)算。該充電寶儲(chǔ)存的能量E=Pt=10×小于規(guī)定的160W·h所以可以把它帶上飛機(jī)小結(jié)：閉合電路的歐姆定律是整個(gè)電路部分的中心內(nèi)容，也是復(fù)雜電路分析的基礎(chǔ)，例如：路端電壓與負(fù)載的關(guān)系U＝E－Ir就可以通過(guò)第二個(gè)表達(dá)式變形得到。請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真領(lǐng)會(huì)閉合電路歐姆定律的物理意義并在解決問(wèn)題時(shí)選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)律。對(duì)歐姆表原理的分析，可以深化大家對(duì)閉合電路歐姆定律的理解，還可以體會(huì)物理學(xué)中常常用到的“轉(zhuǎn)換測(cè)量“的思想，提高我們靈活應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，有助于培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)踐意識(shí)。課后練習(xí)1.小張買(mǎi)了一只袖珍手電筒，里面有兩節(jié)干電池。他取出手電筒中的小燈泡，看到上面標(biāo)有“2.2V、0.25A”的字樣。小張認(rèn)為，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的意圖是使小燈泡在這兩節(jié)干電池的供電下正常發(fā)光。由此，他推算出了每節(jié)干電池的內(nèi)阻。如果小張的判斷是正確的，那么內(nèi)阻是多少？提示：串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)等于各個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)之和，內(nèi)阻等于各個(gè)電池的內(nèi)阻之和。2.許多人造地球衛(wèi)星都用太陽(yáng)電池供電（如圖所示）。太陽(yáng)電池由許多片電池板組成。某電池板不接負(fù)載時(shí)的電壓是600μV，短路電流是30μA。這塊電池板的內(nèi)阻是多少？3.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為1Ω，電阻R1為1Ω，R2為6Ω。開(kāi)關(guān)閉合后，電動(dòng)機(jī)恰好正常工作。已知電動(dòng)機(jī)額定電壓U為6V，線圈電阻RM為0.5Ω，問(wèn)：電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械功率是多大？課后練習(xí)解析和答案1.答案：1.6Ω解析：這兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動(dòng)勢(shì)等于各個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)之和，為3.0V，內(nèi)阻等于各個(gè)電池的內(nèi)阻之和，設(shè)為2r。根據(jù)題意得內(nèi)電壓U內(nèi)＝E－U外＝3.0V－2.2