6.电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 （表格式教学设计）物理教科版2019必修第三册

该高中物理教学设计聚焦电源电动势、内阻及闭合电路欧姆定律核心知识，以“无人机电池没电却能在电子钟使用”的生活情境导入，结合电容器短暂放电与电池持续供电的对比实验，引导学生从静电场知识过渡到闭合电路结构分析，通过类比抽水机建构“非静电力做功”模型，逐步建立电动势概念，最终推导闭合电路欧姆定律并结合U-I图像深化理解。 本设计以核心素养为导向，科学思维层面通过类比抽水机模型突破非静电力抽象概念，结合U-I图像分析斜率（内阻）与截距（电动势）培养数据处理能力；科学探究层面设计伏安法测电动势和内阻实验，完整呈现“问题-方案-操作-误差分析”流程；科学态度与责任层面强调小组合作中规范操作与真实数据记录。含演示实验视频、动态电路典例及分层练习，助力学生突破路端电压与负载关系难点，为教师提供结构化教学支架，提升课堂效率与学生探究能力。

6.电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第6节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 教学 目标 物理观念 理解电源电动势的定义及其物理意义，知道电动势是描述电源将其他形式能转化为电能本领的物理量；掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解外电压、内电压与电动势之间的关系，能够运用该定律分析简单电路中的电流、电压变化。 科学思维 通过类比抽水机提升水位的过程，构建“非静电力做功”的物理模型，发展类比推理与模型建构能力；基于实验数据绘制U-I图像，分析斜率与截距的物理含义，培养数据处理与图像分析能力。 科学探究 设计并完成测量电源电动势和内阻的实验，掌握伏安法测电源参数的基本方法；在实验过程中观察现象、记录数据、分析误差，体验完整的科学探究流程。 科学态度 与责任 在小组合作实验中遵守操作规范，实事求是记录数据，养成严谨求实的科学态度；认识电池内阻对实际用电设备的影响，增强节能意识与安全用电责任感。 教学 重难点 重点：掌握闭合电路欧姆定律并会进行有关计算。 难点：会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 教师：一天晚上，小聪和几个同学正聚精会神地玩着新买的玩具—无人机。飞了几个来回，正在兴头上，小飞机却飞不起来了。小明说：是电池没有电了。小聪把电池拆下来就想随手扔进废旧电池回收箱，小明说：先别扔，放在电子钟上还能再用一段时间。小聪不明白：既然没电了，小飞机不能用了，为什么放在电子钟上还能用一段时间呢？ 学生：小组讨论，积极探讨。 学生讨论问题 新课讲授 一、电池电源 教师：生活中有各种各样的电池，大家可以收集一下。 学生：收集常见的电池。 教师：回顾之前所学知识，想一想要如何测量电池两端的电压。用电压表分别测一测一号电池、五号电池、七号电池、你有什么发现？ 学生：都是1.5V。 教师：小组合作讨论：家里的用电器，比如电冰箱、电视机、计算机、热水器等，它们的电源在哪里？电能是怎样传输的？有哪些类型的电源？ 教师：如图，两个导体A、B构成一个电容器，充电后二者之间存在一定的电势差。把小灯泡L与两个导体连接起来，闭合开关，会看到什么现象？ 学生：电容器放电，由于放电电流持续的时间很短，等不到灯丝温度升高电流就停止，所以看不到灯泡发光。如果用一个大容量的电容器，可以看到小灯泡发光，但它的亮度会慢慢减弱，直到完全熄灭。 教师：如图，如果用电池替代电容器，闭合开关，会看到灯泡持续发光，这说明电路中有了持续的电流。这里电池起了什么作用？ 学生：电池能保持导体两端的电势差(电压),使电路中有持续的电流。 教师：电池通过化学反应，将化学能转化为电能。其他类型的电源，如光电池、发电机等，将其他形式的能（光能、机械能）转化为电能。像电池这样把化学能转化为电能的电源称为化学电源 学生讨论并回答问题 新课讲授 二、电动势和内阻 教师：小组合作，说说什么是闭合电路？闭合电路的结构是怎样的？内电路、外电路分别是什么？ 学生：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。1、闭合电路的结构：导线、电源、用电器；2、外电路:电源外部的电路；3、内电路:电源内部的电路。如图所示 教师：请同学们结合下图，回答一下几个问题。 1.电源外部，正电荷将怎样移动？ 2.电源内部，正电荷将怎样移动？ 3.电源内部的正电荷受到电场力方向？电场力做正功还是负功？ 4.电源外部的能量是如何转化的？ 学生：1.电源外部，正电荷从正极到负极； 2.电源内部，正电荷从负极到正极； 3.电源内部的正电荷受到电场力方向从正极指向负极，电场力对正电荷负功； 4.电源外部能量由电能转化其他形式能量。 教师：如图所示，抽水机增加水的重力势能，不同的抽水机抽水的本领(举起高度)不同，使单位质量的水所增加的重力势能不同。请同学们类比抽水机的工作原理，说说电源有什么作用？ 学生：电源增加电荷的电势能，不同的电源非静电力做功的本领不同，使单位正电荷所增加的电势能不同。 师生：共同归纳总结电动势的有关知识 电动势 1、定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。 数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 2、定义式：E＝（W非静电力做的功,q电荷量）。 3、单位： 伏特（V） 1 V=1 J/C。 4、物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小。 5、特点:由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积和外电路均无关。 教师：如图是某品牌手机电池，同学们结合该电池的相关参数，说说电源的三个重要参数分别是什么？ 学生：1.电源的电动势E。 2.电源的内阻:电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻,用符号r表示。 3.电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量。单位：安·时(A·h) 毫安·时(mA·h) 教师：电动势E与电压一样吗？ 学生：不一样。 学生讨论并回答问题 新课讲授 三、闭合电路欧姆定律 教师：（播放演示实验视频）逐渐闭合开关S1、S2、S3，观察与S1串联的灯泡亮度的变化。思考：（1）接入电路中的灯泡增多时，电路的总电阻怎样变化？（2）如果电源没有内阻，会有这种现象吗？ 师生：共同归纳总结闭合电路的欧姆定律的有关知识 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 (2)表达式：I＝或U＝E-Ir。 (3)内、外电路中的电势变化：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。 (4)E＝U外＋U内。即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。 教师：两个特例 (1)断路:当外电路断路时，路端电压等于电动势。 (2)短路:当外电路短路时，电路中的电流I＝。 学生讨论并回答问题 新课讲授 四、U-I图像 教师：如图所示的实验电路中,电流为I,电动势为E,内阻为。请你推导路端电压U随干路电流I变化的规律,并画出U-I图像。 学生：路端电压U随干路电流I变化的函数表达式 U＝-Ir+E。 教师：提出问题:图中的图线与横、纵轴的截距代表电路处于什么状态?图线斜率的绝对值代表什么物理量? 学生：纵轴的截距:I=0时,U=E,此时电路处于断路状态。 横轴的截距:U=0时,I＝,此时电路处于短路状态。 斜率的绝对值代表电源的内阻。 学生结合公式 E=IR+Ir 来思考问题。 新课讲授 五、电路动态分析 教师：请大家根据闭合电路的欧姆定律回答问题: 如图所示的电路中,断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化叫做动态电路的分析。 提问：滑动变阻器的滑片从右向左移动的过程中,电路中的电流、路端电压怎么变化? 学生：滑动变阻器的滑片从右向左移动的过程中,电路中的电流变大；路端电压变小。 教师：动态电路分析的两种常用方法 (1)程序法： (2)“串反并同” 【典例】如图甲是一科技小组设计火情报警电路示意图的一部分，R2为热敏电阻，电阻R2随温度变化如图乙所示。值班室显示电流表信息。在a、b之间接报警器，当R2所在处出现火情时，电流表示数I和报警器两端的电压 U的变化情况是（　D　） A．I变大，U变大 B．I变大，U变小 C．I变小，U变大 D．I变小，U变小 小组合作，完成动态分析 课 堂 练 习 1．(多选)如图所示为两个独立闭合电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线，则(　ACD　) A．路端电压都为U1时，它们的外电阻相等 B．电流都是I1时，两电源内电压相等 C．电路A的电源电动势大于电路B的电源电动势 D．A中电源的内阻大于B中电源的内阻 2．如图所示电路中，电源电动势E＝9V，内阻r＝3Ω，R＝15Ω，下列说法中正确的是(　A　) A．当S断开时，UAC＝9V B．当S闭合时，UAC＝9V C．当S闭合时，UAB＝7.5V，UAC＝9V D．当S断开时，UAB＝0，UBC＝0 3.(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下面结论正确的是( AD ) A. 电源的电动势为6.0V B. 电源的内阻为12Ω C. 电源的短路电流为0.5A D. 电流为0.3A时的外电阻是18Ω 4、如图所示电路中，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是(　D　) A.电压表示数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮 B.电压表示数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变暗 C.电压表示数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变亮 D.电压表示数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗 课 堂 小 结 U-I 图像在电学图像中很重要,既可以表示特定电阻的电压、电流变化规律(如小灯泡的伏安曲线),也可以表示路端电压随电流变化的关系。分析变化电路中的电压、电流、功率变化是学生学习的难点,程序化操作可以帮助学生得到正确结论。教学中,要引导学生规范操作,按步骤进行分析。 板 书 设 计 第6节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 一、电池电源 电源 (1)定义：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)能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电势能；在电源外部，静电力做正功，电势能转化为其他形式的能。 二、电动势内阻 1.电动势 (1)定义：在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比表示电源的这种特性，叫作电动势。 (2)定义式：E＝。单位：伏特(V)。 (3)物理意义：反映电源非静电力做功本领的大小。 2.闭合电路 (1)闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路。 (2)内电路：如图所示，电源内部的电路叫内电路，内电路中的电阻叫内电阻。 (3)外电路：电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。 三、闭合电路欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 (2)表达式：I＝。 (3)适用条件：外电路为纯电阻电路。 (4)闭合电路的欧姆定律也可写为E＝U外＋U内，即，电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。 四、U-I图像 (1)纵轴的截距:I=0时,U=E,此时电路处于断路状态。 (2)横轴的截距:U=0时,I＝,此时电路处于短路状态。 (3)斜率的绝对值代表电源的内阻。 五、电路动态分析 电路的动态分析的常用方法 (1)程序法：“部分→整体→部分” (2)结论法——“串反并同” 作业 布置 1. 完成教材课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教学反思 电源在生活中很常见,结合前面学习的静电场的知识,要使学生能从物理学视角认识电源,并分析其作用。电动势、非静电力、闭合电路的欧姆定律的得出过程是本课时的难点。在教学中,可以利用化学电池内部两次电势升高的情境,帮助学生了解非静电力做功的过程,建构非静电力做功的模型,帮助学生认识非静电力。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $