12.2閉合電路的歐姆定律(教案）——高中物理人教版（2019）必修第一冊【教材分析】人教版新編教材12.2節《閉合電路的歐姆定律》是電學知識的最核心內容之一，包含了許多科學思想方法，是學生學習科學思想方法，提升探究素養的好素材。學生已經基本了解了電源在電路中所起的作用，知道電源通過非靜電力做功將其他形式的能轉化為電能的特點。閉合電路歐姆定律進一步揭示了閉合電路中內外電壓與電源電動勢的關系，是分析電路的重要理論基礎，也是能量守恒規律的應用。因此本節內容的教學是本章的一個重點內容，教學效果的好壞直接影響學生對于整個電學內容的理解和掌握。【學情分析】學生在初中已經學過電磁感應現象，知道產生感應電流的條件是閉合電路的一部分切割磁感線；知道電流的磁效應（奧斯特實驗）；了解條形磁鐵、馬蹄形磁鐵、通電直導線、通電螺線管等都能產生磁場；知道改變磁通量的方法（文科要求掌握改變B和改變S兩種方法），包括改變通電螺線管的磁場的方法，會連接簡單電路。在實驗操作方面，為了提高課堂效率，教師提前把表格設計好，并在導學單上給與適當提示。【教學目標】1.通過演示實驗驗證閉合電路的歐姆定律，使學生對電動勢等于內外電路電勢降落之和有感性的認識。2.通過探究電源兩端電壓與電流的關系，體會圖像法在研究物理問題中的作用。3.能運用閉合電路的歐姆定律解釋路端電壓與負載的關系。了解電源短路可能帶來的危害，加強安全用電意識。4.知道歐姆表測量電阻的原理。【教學重難點】教學重點：1.路端電壓與負載的關系及U-I圖像的物理意義。2.在各種實際情景中熟練運用閉合電路的歐姆定律解決問題。教學難點：1.驗證閉合電路的歐姆定律的實驗設計。2.歐姆表測量電阻的原理。【新課導入】1.教師：（演示實驗）為什么多接幾個小燈泡之后，會比之前要暗？2.介紹閉合電路的組成和內電壓、外電壓的含義。由導線、電源、用電器連成的電路叫做閉合電路。用電器和導線組成外電路，電源內部是內電路。2.提出問題：E、U、U’、R、r和I這些物理量之間的內在聯系是怎樣的？【新課講解】（一）閉合電路歐姆定律及其能量分析閉合電路歐姆定律及其能量分析1.部分電路歐姆定律導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比。2.閉合電路中的電勢變化情況（1）在外電路中，正電荷在靜電力的作用下從電勢高的位置向電勢低的位置移動，在外電路中，沿電流方向電勢降低。（2）在內電路中，電源內部也存在電阻，內電路中的電阻叫內電阻，簡稱內阻。電源與內阻如圖將電源看作一個沒有電阻的理想電源與電阻的串聯，則內阻沿電流方向電勢降低。思考與討論：對于閉合電路來說，內、外電路都會出現電勢降低，電勢能減少。那么，電流I跟電源的電動勢E及內阻r、外電路的電阻R之間會有怎樣的關系呢？電流做功的過程就是電能轉化為其他形式能的過程，所以可以用電流做功的多少來研究電流I跟電源的電動勢E及內阻r、外電路的電阻R之間的關系。設電源電動勢為E，內阻為r，外電路的用電器都是純電阻為R，閉合電路的電流為I。（1）電流流經電源時，在時間t內非靜電力做多少功？非靜電力做功將其他形式的能轉化為電能，轉化的數值與非靜電力做的功W相等。時間t內電源輸出的電能為：W＝Eq＝EIt（2）在時間t內外電路中有多少電能轉化為內能？在時間t內，外電路轉化的內能為：Q外＝I2Rt（3）當電流通過內電路時，也有一部分電能轉化為內能，是多少？在時間t內，內電路轉化的內能為：Q內＝I2rt根據能量守恒定律，非靜電力做的功應該等于內、外電路中電能轉化為其他形式能的總和，即：W＝Q外＋Q內將W、Q外和Q內的表達式代入上述關系式有:EIt＝I2Rt＋I2rtE＝IR＋Ir3.閉合電路歐姆定律（1）閉合電路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。這個結論叫作閉合電路的歐姆定律。（2）閉合電路的歐姆定律也可以寫為：E＝U外＋U內即：電源的電動勢等于內、外電路電勢降落之和。U外表示IR，它是外電路總的電勢降落；用U內表示Ir，它是內電路的電勢降落。二、路端電壓與負載的關系路端電壓與負載的關系1.公式：對純電阻外電路U外＝IR＝E－Ir＝2.在純電阻電路中，路端電壓與外電阻R之間的關系：①當外電阻R增大時，電流I減小(E和r為定值)，內電壓Ir減小，路端電壓U外增大；當外電路斷路，I＝0，此時U外＝E。②當外電阻R減小時，電流I增大，內電壓Ir增大，路端電壓U外減小；當外電路短路時，R＝0，，U外＝0。3.兩類UI圖線的比較電源（P62思考與討論）電阻圖形物理意義電源的路端電壓隨電路電流的變化關系電阻中的電流隨電阻兩端電壓的變化關系截距與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流eq\f(E,r)過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零斜率(絕對值)電源電阻r電阻大小坐標U、I的比值表示外電阻的大小，不同點對應的外電阻大小不同每一點對應的比值均等大，表示此電阻的大小坐標U、I的乘積表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率1.兩圖像交點的意義；2.注意兩坐標軸的坐標原點是否都是從零開始，若縱坐標上的取值不從零開始，則橫軸的截距不表示短路電流。【板書】一、認識閉合電路由導線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路；用電器和導線組成的電路是外電路；電源內部是內電路。二、電動勢在物理學中，我們用非靜電力所做的功與所移動的電荷量之比來表示電源的這種特性，叫作電動勢。三、閉合電路歐姆定律及其能量分析1.在外電路中，沿電流方向電勢降低；內阻沿電流方向電勢降低。3.閉合電路歐姆定律或E＝U外＋U內四、路端電壓與負載的關系1.外電阻R減小時，電流增大，路端電壓減小；外電阻R增大時，電流減小，路端電壓增大2.斷路和電源短路（1）當外電路斷開時，路端電壓等于電源的電動勢。（