第五节 闭合电路欧姆定律、电源电动势及内阻 第1课时 闭合电路的欧姆定律（表格式教学设计）物理沪科版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦闭合电路欧姆定律、电动势及内/外电路关系核心知识点，通过伏打电池历史背景与水果电池简易制作导入，衔接初中电源认知，搭建从部分电路到闭合电路的学习支架。 特色在于科学探究与思维融合，以可调高内阻电池实验情境引导观察内/外电压关系，结合干电池、手机电池问题情境推导电动势定义，体现科学探究与科学推理，例题梯度化设计助力学生逐步掌握公式应用，帮助学生深化物理观念、提升探究能力，为教师提供可操作实验方案与分层教学资源。

第五节 闭合电路欧姆定律、电源电动势及内阻 第1课时 闭合电路的欧姆定律（教学设计） 年级 高二 学科 物理 课时数 课题 10.5 闭合电路欧姆定律 第1课时　闭合电路的欧姆定律（教学设计） 教学 目标 1. 理解电动势的概念。 2. 了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和。 3. 理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式。 教材 分析 本节内容中的电路的研究在高中阶段贯穿始终，闭合电路欧姆定律是研究电源性能、分析复杂电路及理解能量转化规律的核心支撑。 教学重点 1. 电动势概念与物理意义； 2. 闭合电路欧姆定律的内容、数学表达及能量表达。 教学难点 1. 区分电动势E、端电压U外、内电压U内及电势差； 2. 利用E=IR+Ir 进行多步推导求未知量与功率分配分析。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 科学家们为了能在导体两端间维持一个稳定的电势差以产生稳定的电流，探寻了很长时问。直到意大利物理学家伏打在1800年，发明了伏打电池才有所突破。如图所示，许多伏打电池依次叠放起来成为很高的一摞，被称为伏打电堆。为了纪念伏打在电学中的贡献，把电压的单位命名为伏特。其实，我们用一个水果、一片锌片和一片铜片即可以制作一个电池。 学习新课 一、闭合电路中内、外电压之间存在什么关系? 1. 基本概念 （1）把由电源、用电器和导线等组成的完整回路叫做闭合电路或者全电路。 （2）闭合电路可以分成两部分，其中电源外部的电路叫做外电路，电源内部的电路叫做内电路。 （3）外电路对电流的阻碍作用叫做外电阻，用R表示；内电路对电流的阻碍作用叫做内电阻简称内阻，用r表示。 （4）外电路两端的电压，称为外电压(U外), 也叫做端电压，它是电源正负极两端的电压;内电路两端的电压，称为内电压(U内)。 2. 内电路等效示意图 掌握内电路、外电路、内外电阻的含义 学习新课 二、闭合电路中内、外电压之间存在什么关系? 【实验情境】如图所示为探究外电压、内电压间关系的仪器可调高内阻电池。这种电池的正、负极板(A、B)为二氧化铅及铅，电解液为稀硫酸。与一般的铅蓄电池相比，它的内阻是可以调节的。只要降低或者提升电池两极之间的液面高度，电源的内阻便会增大或减小。外电路接有滑动变阻器，可以方便地改变外电阻的大小。位于两个电极内侧的探针a、b与电压表V1相连，测量内电压；电源的两极A、B与电压表V2相连，测量外电压。实验时改变正、负极板间液面高低、调节滑动变阻器，从而改变内、外电阻阻值，记录相应的内、外电压U内、U外。 由实验数据可以证明，当内电阻不变，外电阻阻值增大时，外电压增大，内电压减小；当外电阻不变，内电阻阻值增大时，内电压增大，外电压减小。内、外电压之和为恒量，这一恒量称为电源电动势( electromotive force)，通常用符号E表示，单位为伏特(V)。 E＝U外＋U内 掌握该公式 E＝U外＋U内 学习新课 三、闭合电路欧姆定律 【问题情境】日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样。 (1)如果把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把2 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？ 答案　把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了7.5 J，非静电力做功7.5 J。把2 C的正电荷从3.7 V手机电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了7.4 J，非静电力做功7.4 J。 (2)是不是非静电力做功越多电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？ 答案　不是。非静电力对电荷做功多少与电荷的电荷量有关。若把带相同电荷量的正电荷从电源的负极移到正极，做功越多，电荷获得的电势能越多，表明电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大。可以用非静电力做的功与电荷量的比值来反映电源把其他形式的能转化为电能的本领。 1. 电源 电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 (1)在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能。 (2)在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。 2. 电动势 (1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，做功本领越强，则电动势越大。 (2)公式E＝是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的，不同种类的电源电动势大小不同。 (3)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 【例1】下面对电动势和电流概念的认识，正确的是（ D ） A.电动势反映了电源把电能转化为其他形式能量的本领 B.电动势和电势差的单位相同，电动势实质上就是电势差 C.电流的方向就是电荷定向移动的方向 D.在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反 【针对训练】铅蓄电池的电动势为2 V，这表示（ B ） A.电源将1 C的正电荷从正极移至负极的过程中，2 J的化学能转变为电能 B.电源将1 C的正电荷从负极移至正极的过程中，2 J的化学能转变为电能 C.铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能 D.铅蓄电池比干电池(电动势为1.5 V)的体积大，故电动势大 3. 闭合电路欧姆定律 (1)内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比，跟电路中内、外电阻之和成反比。 (2)公式：。 (3)适用的条件为：外电路为纯电阻电路。 【提醒】外电路与内电路中电流的方向是一致的，外、内电路构成了闭合回路。 4. 闭合电路欧姆定律的分析 如图为闭合电路的组成。 (1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？ 答案如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高。 (2)若电源电动势为E，电路中的电流为I，在t时间内非静电力做功多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？ 答案　EIt　I2rt　I2Rt　EIt＝I2Rt＋I2rt (3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系怎样？ 答案　E＝IR＋Ir或I＝ （4）闭合电路欧姆定律的几种表达形式 （5）电源的总功率：P总＝EI；电源内电阻消耗的功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I。 【例2】在如图所示的电路中，电源电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.6 Ω，电阻R1＝3 Ω，电阻R2＝4 Ω，电阻R3＝6 Ω.电压表为理想电表，闭合开关S，求： (1)通过电源的电流大小； (2)电源的内电压和电压表的示数。 【解析】（1）闭合开关S时，R2、R3并联后与R1串联，则R2、R3并联电阻R23＝＝2.4 Ω 干路电流I＝＝0.25 A （2）电源的内电压Ur＝Ir＝0.15 V， 电压表的示数即为R2、R3的并联电压，U＝IR23＝0.6 V。 【例3】在如图所示的电路中，R1＝20 Ω，R2＝10 Ω，当开关S扳到位置1时，理想电流表的示数为I1＝0.2 A；当开关S扳到位置2时，理想电流表的示数为I2＝0.3 A，求电源的电动势和内阻。 【解析】设电源的电动势为E，内阻为r，当开关分别扳到1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律有 I1＝，I2＝ 联立解得E＝6 V，r＝10 Ω 【例4】在如图所示电路中，电源电动势E＝12 V，内电阻r＝1 Ω，电阻R1＝9 Ω，R2＝15 Ω，理想电流表A的示数为0.4 A，求电阻R3的阻值和它消耗的电功率。 由欧姆定律可知电阻R2两端的电压 U2＝I2R2＝6 V， 由闭合电路欧姆定律，有E＝U2＋I(R1＋r) 解得I＝0.6 A 则通过电阻R3的电流I3＝I－I2＝0.2 A， 由R3＝，U3＝U2，解得R3＝30 Ω， 所以电阻R3消耗的电功率P3＝I3U3＝1.2 W。 理解电动势的含义 掌握闭合电路的欧姆定律的内容、公式和条件 掌握焦耳热和总功率的计算方式 板 书 设 计 闭合电路欧姆定律 第1课时　闭合电路的欧姆定律 一、闭合电路中内、外电压之间的关系 1. 基本概念 （1）把由电源、用电器和导线等组成的完整回路叫做闭合电路或者全电路。 （2）闭合电路可以分成两部分，其中电源外部的电路叫做外电路，电源内部的电路叫做内电路。 （3）外电路对电流的阻碍作用叫做外电阻，用R表示；内电路对电流的阻碍作用叫做内电阻简称内阻，用r表示。 （4）外电路两端的电压，称为外电压(U外), 也叫做端电压，它是电源正负极两端的电压;内电路两端的电压，称为内电压(U内)。 二、闭合电路中内、外电压之间的关系 E＝U外＋U内 三、闭合电路欧姆定律 1. 电源：是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 2. 电动势：是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，做功本领越强，则电动势越大。 3. 闭合电路欧姆定律 (1)内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比，跟电路中内、外电阻之和成反比。 (2)公式：I=E/(R+r)。 (3)适用的条件为：外电路为纯电阻电路。 (3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系：E＝IR＋Ir或I＝ (4)闭合电路欧姆定律的几种表达形式 (4)电源的总功率：P总＝EI；电源内电阻消耗的功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I。 作业布置 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $