全电路欧姆定律.doc

《全电路欧姆定律》教学设计
设计者 故城县职业高级中学
一、教材分析
本节课内容节选自全国中等职业学校规划教材《电工技术基础》（刘志平编《电工基础》§1-7电路和欧姆定律），是电路基础知识欧姆定律的讲解、应用及电路中能量转化和守恒等知识的一个综合应用
二、教学目标
1、知识目标：
①掌握全电路欧姆定律的公式，理解各物理量及公式的物理意义。
②熟练运用来全电路欧姆定律分析、解决有关的电路问题。
③理解路端电压与外电阻的关系
④理解断路与短路两种特殊情况及特点
⑤理解全电路中的能量转化及守恒
2、能力目标
①通过全电路欧姆定律的推导，培养学生用能量转化和守恒的观点分析问题、解决问题的能力
②通过演示实验，培养学生的观察能力以及对数据的分析能力
③通过对实验数据的分析，掌握路端电压与外电阻的关系，培养学生逻辑推理能力
④通过综合运用部分电路和全电路的欧姆定律分析、计算电路，培养学生分析与综合的能力
3、情感目标
①通过外电阻改变引起电流、电压的变化，使学生树立普遍联系和系统的观点
②通过对闭合电路的分析与计算，使学生深入理解能的转化和守恒定律
③通过本节学习，使学生体会到一种既能分析局部又能统观全局的美好的心灵体验
三、教学重点
①全电路欧姆定律的内容
②路端电压与外电阻变化的关系
③全电路欧姆定律应用
四、教学难点
①全电路欧姆定律的推导
②应用全电路欧姆定律分析电路中能量转化和守恒
③应用全电路欧姆定律分析短路、断路特点
五、教学方法
在教学中，教师采用视频播放、课件展示、演示实验等教学方式，激发学生的兴趣。
六、教学设计
采用多媒体及演示实验的教学方法，既能充分激发充满好奇心和求知欲的学生浓厚的学习兴趣，又能很好地培养学生的观察能力和推理能力，还能实现形象思维和抽象思维的完美结合，也避免了理论分析法偏重于知识传授和能力培养不足的缺陷，有利于在教学中更好地实施实践教育。
七、教学器材
演示实验器材（示教电压表 1号干电池3节 滑动变阻器 开关 导线若干），自制Flash动画，多媒体教室，投影仪等
八、教学过程
（一） 复习提问，引入新课
提问：电动势的物理意义？定义式？
答：电动势存在于电源内部，是衡量电源力做功本领的物理量，其定义式：
提问：电压的物理意义？定义式？
I
→
＋ U －
答：电压存在于电源的内、外部，是衡量电场力做功本领的物理量，其定义式：
提问：部分电路欧姆定律的内容是什么？

答：部分电路中的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比，
用公式表示：
教师：前面我们学习了电路的各个组成部分的特点和规律，今天我们要把这些知识综合起来，学习整个电路的基本性质和规律
设计意图：通过电动势、电压概念的复习，加深学生对电动势、电压概念及其区别的理解，为本节全电路欧姆定律的推导打下基础；在复习部分电路欧姆定律的基础上引入本节—全电路欧姆定律，通过教师的启发，引导学生的思维转入：什么是全电路？全电路的欧姆定律是怎样的？

（二） 新课教学
几个概念

S
R
I
r
E
全电路：一个由电源和负载组成的闭合电路
内电路：电源内部的电路
外电路：电源外部的电路
R：负载电阻
r：电源内阻
1、 全电路欧姆定律的推导：
提问：我们从能量转化的角度审视一下全电路，看看能量是如何转化的？
学生思考？
师：转化过程中，总的能量是守恒的，电源把多少其他形式的能转化成电能，就会有多少电能再转化为内、外电阻上的内能，即转化成的电能＝消耗的电能，
我们知道功是能量转化的量度，所以有W源＝W内＋W外，如何进一步推导？
学生思考？：
师：由W源＝Eq, W内＝U内q, W外＝U外q,
即Eq＝U内q＋U外q, 又可得E＝U内＋U外该式的含义是什么呢？
生：在闭合电路里，电源的电动势等于内、外电压之和
师：我们由部分电路欧姆定律得U内＝Ir,U外＝IR,即E＝Ir＋IR,

可得

这就是全电路的欧姆定律，如何表述它的内容？
生：闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比。
师：它揭示出闭合电路中电流是由电源和外电路共同决定的，由公式可知，当外电路电阻R变化时，会引起电路中的电流的变化，进而引起内、外压降等的变化，外电路电压U外通常又叫路端电压或端电压，它是电源提供给外电路电压。那么路端电压与负载电阻有什么关系呢？带着这些问题我们来观察下面的演示实验。
设计意图：能量的转化和守恒是定律推导的切入点和关键，推导出全电路的欧姆定律 以后，教师应注意引导学生理解该式的含义，

让学生知道全电路中电流不但与负载电阻R有关，还与电源的参数（E 、r）有关, R的变化会引起电路中电流、内压降、外压降等一系列变化，问题的提出能及时准确地把学生的思维引入下面的核心问题。

2、 全电路欧姆定律的应用
（1） 路端电压与负载电阻R的关系
演示实验：
r E
S
R
V

电路图为：

学生观察 ①：S闭合前 U 外＝E
S闭合后 U 外＜E ?
师：为什么S闭合前U 外＝E， S闭合后 U 外＜E
学生思考？
解释：因为电源有内阻，内压降U内＝Ir不为零，所以由U外＝E－Ir 得 U外＜E
学生观察②：滑片左移，负载电阻R↓,U外↓
滑片右移，负载电阻R↑,U外↑
师：如何解释呢？
学生思考？
学生自然想到应根据U外＝E－U内＝E－Ir来分析，由于I↑，可先确定内电压U内＝Ir增大，又由于E不变，可得U外↓。
师：那么，如果R→∞ R＝0，U又会如何呢？
学生思考？
教师说明： ① “外电阻无穷大”实际是电路断开的现象，叫“断路”，外电路断路时，路端电压等于电源电动势，据此我们可以粗略测量电源电动势
②短路时，端电压等于零，由于电源内阻r很小，所以短路电流I很大，可能烧毁电源，甚至引起火灾，所以一般电路中必须有短路保护装置

设计意图：通过演示实验，既增强了学生的感性认识，又能激发学生探求知识的兴趣和动机，还可培养学生观察和分析的能力。 。

（2） 例题分析：电源的电动势为2.0 V，外电路的电阻为9.0Ω, 测得电源两极的电压为1.8 V，求电源的内阻。

设计意图：采用本题可加强学生对全电路欧姆定律的认识，在解决问题当中的应用。本题有几种不同的解法，教师要对学生进行引导，从多角度、多方面分析问题、解决问题的能力。

（3） 应用全电路欧姆定律综合分析问题的能力
如图所示电路，开关S闭合时，各表读数如何变化？
G
A
A

S
I
→
E
r
R3
↓I2
R2
＋
U2
－

R1
A
V
＋ U1 －

设计意图：本题的目的是训练学生应用全电路欧姆定律解决复杂问题的能力，就是探求全电路中多个物理量间的变化关系，，要引导学生先找出不变的因素，再按照一定的逻辑推理顺序分析，培养学生的逻辑推理能力。

（三）课堂小结
本节我们学习的内容就是全电路欧姆定律，要会根据能量守恒定律推导，掌握定律的内容并会应用它进行电路的分析和计算，理解路端电压随外电阻变化的规律和两种极端情况
（四）【课下作业】
1．判断正误
（1）当电源的内电阻为零时，电源电动势的大小就等于电源端电压。（ ）
（2）电路中，电源两端的电压与电源电动势的大小总是相等的，只是方向相反。（ ）
（3）当电源开路时，电源电动势的大小就等于电源端电压。（ ）
（4）在短路状态下，电源电动势等于端电压等于零。（ ）
（5）将负载电阻R接到电源两端，R值越大，负载两端电压就越高，而
流过负载的电流就越小。 （ ）
2．如图所示，电源电动势E＝6.0V，内阻 r＝0.1Ω，R＝2.9Ω。电流表、电压表对电路的影响不计，且两电表不被烧毁，那么
（1）当S接到“1”档时，电流表读数为（ ）A，电压表读数为（ ）V。
（2）当S接到“2”档时，电流表读数为（ ）A，电压表读数为（ ）V。
（3）当S接到“3”档时，电流表读数为（ ）A，电压表读数为（ ）V。
设计意图：通过本次作业，掌握本节所学基本知识，对基本概念的理解，对欧姆定律的应用。

（五）探究实验
问题 干电池的电动势和内阻随使用时间的延长会发生怎样的变化？
要求 5周后每个小组提交一份探究报告
报告中要绘制出电源的电动势和内阻随使用时间变化的图象
设计意图：通过该探索性实验不但能加深学生对干电池性能的认识，还能培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力以及团结协作的能力，激发学生的科学研究热情，培养他们的科学研究精神。

【板书设计】
二、全电路欧姆定律的应用
1、分析路端电压与负载电阻R的关系
R↓ , U外↓ ；R↑ , U外↑
R↓ I↑ U内↑ U外↓
R↑ I↓ U内↓ U外↑
R ∞ , I=0 , U内=0 ，U外=E (断路)

R=0, I= , U内=Ir=E , U外=0 (短路)

局部 整体 内部 外部
2、已知E=2.0V,R=9.0Ω,U外=1.8V,求电源内阻r
3、开关S闭和时，各表读数如何变化？

一、 全电路欧姆定律
1、 内容
2、 公式 I=

3、 适用条件：外电路为纯电阻电路
4、 推导过程
由能量守恒定律，得
转化成的电能=消耗的电能
即：W源=W内+W外
qE=qU内+qU外
E=U内+U外
E=Ir+IR

I=

E

r+R

E

r

E

r+R

【教学后记】
1、欧姆定律及其应用是《电工基础》第一章的教学重点，它也是电工学中最基本的定律之一，它不仅是分析、计算直流电路、交流电路的基础和依据，也是学习电工专业其他定律的基础，贯穿整个电工专业及相关专业的教学。
2、应用全电路欧姆定律讨论端电压随外电阻变化的关系是本节课的重点和难点，而突破这一难点的关键在于通过直观、形象地演示实验给学生一个清晰、直观的认识。在进一步上升到理论分析，从而掌握利用欧姆定律分析问题、解决问题的能力。
3、通过本节的授课，学生们的反映积极、热烈，师生互动积极、和谐，虽然有些学生的回答不尽完善，但通过教师的启发、点拨能引导学生们逐步形成正确的认识，总的来说去得了预期的效果。