10.5 闭合电路欧姆定律 电源电动势及内阻 课时教案-2025-2026学年高二上学期物理沪科版必修第三册

10.5《闭合电路欧姆定律     电源电动势及内阻》课时教案

学科

物理

年级册别

高二上册

共1课时

教材

沪科版高中物理必修第三册

授课类型

新授课

第1课时

教材分析

教材分析
本节内容位于沪科版高中物理必修第三册第十章第五节，是电学知识体系中的核心内容之一。在学生已经掌握部分电路欧姆定律、串并联电路规律的基础上，进一步揭示闭合电路中电流与电源特性之间的关系。教材通过实验现象引入电动势概念，结合能量守恒思想推导闭合电路欧姆定律，并明确电源内阻的存在及其对路端电压的影响。内容逻辑严密，理论性强，为后续学习电路动态分析、电功率计算以及非纯电阻电路打下坚实基础。

学情分析
高二学生已具备一定的电学基础知识，熟悉电压表、电流表的使用方法，能进行简单电路连接。但对“电动势”这一抽象概念理解困难，容易将其与电压混淆；对于电源内部能量转化过程缺乏直观感知。同时，学生正处于从形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键阶段，需借助实验和类比帮助理解。此外，部分学生在数学建模和公式推导方面存在畏难情绪，因此教学中应注重循序渐进，强化物理观念与科学思维的融合。

课时教学目标

物理观念
1. 理解电源电动势的定义，知道其反映电源将其他形式能转化为电能本领的物理量，单位为伏特（V）。
2. 掌握闭合电路欧姆定律的表达式I = E / (R + r)，理解路端电压随外电阻变化的规律，认识内阻对电路的影响。

科学思维
1. 能通过实验数据分析归纳出闭合电路中电流与总电阻的关系，经历从现象到本质的推理过程。
2. 运用能量守恒观点解释电动势的意义，建立“非静电力做功—电能产生—内外电路能量分配”的逻辑链条。

科学探究
1. 设计并完成测量不同负载下路端电压和干路电流的实验，绘制U-I图像，从中提取电动势和内阻信息。
2. 能根据实验数据判断电源工作状态，分析误差来源，提出改进措施。

科学态度与责任
1. 在实验操作中养成严谨求实的态度，尊重测量数据，不随意篡改结果。
2. 认识电池内阻带来的能量损耗问题，增强节能意识，理解合理使用电源的重要性。

教学重点、难点

重点
1. 闭合电路欧姆定律的内容及其数学表达式的理解与应用。
2. 电动势的概念及其与路端电压的区别。

难点
1. 理解电动势的本质是非静电力移动电荷所做的功与电荷量之比，而非电压。
2. 分析路端电压随外电阻增大而升高的原因，理解U-I图像斜率与截距的物理意义。

教学方法与准备

教学方法
 

情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习

教具准备
干电池（带盒）、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、多媒体课件、实物投影仪

教学环节

教师活动

学生活动

情境导入：点亮小灯泡的困惑
【5分钟】

一、重现生活场景，引发认知冲突。

（一）、演示实验：同一节电池为何亮度不同？
教师取出一节普通干电池，分别接入一个额定电压为2.5V的小灯泡和一个LED发光二极管，闭合开关后让学生观察现象。可以看到小灯泡微微发红，而LED几乎不亮。接着更换为两节串联电池，再次实验，发现小灯泡明显变亮，LED也开始发光。
提问引导：“同样是这节电池，在不同电路中表现不一样，说明什么？是不是电池‘力气’变了？我们常说电池有1.5V电压，可为什么接上灯泡后测出来的电压却不到1.5V？”
通过这一反常现象激发学生思考：电源输出的电压真的恒定吗？它受哪些因素影响？从而引出本节课的主题——闭合电路中的真实情况远比我们想象的复杂。

 

二、回顾旧知，铺设认知阶梯。

（一）、复习部分电路欧姆定律。
教师在黑板上画出一个简单电路图：电源、开关、定值电阻R、电流表串联，电压表并联在电阻两端。
提问：“在这个电路中，如果已知电源标称电压U=3V，电阻R=6Ω，那么电流应该是多少？”
学生回答后，教师写出公式：I = U/R = 3/6 = 0.5A。
紧接着追问：“如果我们实际测量这个电路中的电流，真的是0.5A吗？如果小于这个值，可能是什么原因造成的？”
引导学生意识到：理想化模型忽略了电源本身的结构特性，现实中电源并非“无限供能机器”，它内部也存在阻碍电流的因素——即内阻r的存在。
由此自然过渡到新课：今天我们要揭开电源的“神秘面纱”，研究真正的闭合电路欧姆定律。

1. 观察实验现象，描述灯泡亮度差异。
2. 思考并讨论：为何同一电源在不同电路中效果不同？
3. 回忆部分电路欧姆定律，尝试计算预期电流。
4. 提出假设：可能是电源自身存在问题或限制。

评价任务

现象描述准确：☆☆☆
问题提出合理：☆☆☆
旧知迁移有效：☆☆☆

设计意图

通过贴近生活的实验现象制造认知冲突，打破学生“电源电压恒定”的错误前概念，激发探究欲望。以旧知识为基础设置悬念，引导学生主动质疑已有经验，为新知识的学习做好心理准备和思维铺垫。

新知建构：电动势与内阻揭秘
【15分钟】

一、揭示电动势的本质：非静电力的功劳。

（一）、类比水泵，构建物理模型。
教师播放一段动画视频：水从低处被水泵抽到高处形成水位差，水流经管道驱动水轮机做功后再流回低处，构成循环系统。
讲解：“就像水泵把机械能转化为水的重力势能一样，电源内部

1. 观看动画，理解非静电力的作用机制。
2. 记录电动势定义式E=W/q，区分其与电压的不同。
3. 结合电池结构图，理解内阻存在的必然性。
 

有一种特殊的力——非静电力（如化学能驱动离子定向移动），它把正电荷从负极搬运到正极，克服电场力做功，使两极间建立起电势差。”
强调：“这个过程中非静电力所做的功W与被搬运电荷量q的比值，就是电源的电动势E，即E = W/q。电动势是电源本身的属性，反映了其转换能量的能力，单位也是伏特（V）。”
举例说明：一节干电池的电动势约为1.5V，意味着每搬运1库仑电荷，非静电力要做1.5焦耳的功。
特别指出：“电动势不是电压！电压是两点间的电势差，而电动势是描述电源‘制造’电压能力的物理量。”

 

二、引入内阻概念：看不见的“阻力”。

（一）、剖析电源内部结构。
教师展示干电池剖面图（课件投影），指出电池内部由电解质溶液和电极组成，电流在其中流动时会受到阻力，这部分等效电阻称为电源内阻r。
解释：“当电路闭合时，电流不仅流过外部用电器R，还要流过电源内部。内阻r也会消耗一部分电压，导致实际加在外电路两端的电压——也就是路端电压U，小于电动势E。”
给出关系式：E = U + Ir，其中Ir为内阻上的电压降。
推导闭合电路欧姆定律：由E = U + Ir 和 U = IR 可得 I = E / (R + r)。
强调该公式的适用条件：适用于纯电阻闭合电路。

 

三、动态演示：路端电压如何变化？

（一）、利用仿真软件模拟电路变化。
教师打开电路仿真软件（如PhET互动仿真），构建含电源（E=3V, r=1Ω）、滑动变阻器R、电压表、电流表的串联电路。
缓慢调节滑动变阻器，增大外电阻R，实时显示电流I和路端电压U的变化曲线。
引导学生观察：“随着R增大，I如何变化？U又如何变化？”
总结规律：当外电阻R增大时，干路电流I减小，内阻压降Ir减小，因此路端电压U = E - Ir 增大；当R趋近无穷大（断路）时，I→0，U→E；当R趋近零（短路）时，I→E/r，U→0，此时极易烧毁电源。
提醒安全注意事项：严禁将导线直接连在电池两极造成短路。

4. 跟随教师推导闭合电路欧姆定律，理解各物理量含义。

评价任务

概念理解清晰：☆☆☆
公式推导正确：☆☆☆
规律归纳准确：☆☆☆

设计意图

采用类比法将抽象的电动势概念具象化，降低理解难度。结合实物结构图揭示内阻来源，增强真实感。通过数字化仿真动态呈现U与R的关系，使学生直观感受电路参数变化趋势，深化对闭合电路整体行为的理解。

实验探究：测量电动势与内

一、设计实验方案，明确操作步骤。

1. 小组讨论实验方案，确定电路连接方式。