第二节 闭合电路的欧姆定律（表格式教学设计）物理粤教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦闭合电路的欧姆定律，通过19世纪工程师发现水泵规律的类比导入，联系部分电路欧姆定律的适用范围，引导学生建立电动势的直观印象，搭建前后知识的学习支架。 此设计以能量守恒模型推导定律培养科学思维，通过实验探究电动势和内阻影响发展科学探究能力，结合水果电池、手机锂电池等实例渗透科学态度与责任，助力学生深化物理观念，提升教师教学的实践性与逻辑性。

第二节 闭合电路的欧姆定律（教学设计） 年级 高二 学科 物理 教师 课题 第二节 闭合电路的欧姆定律 教学 目标 物理观念 能理解闭合电路欧姆定律的公式（），明确电动势、内阻的物理意义，建立电路能量守恒的认知模型。 科学思维 能推导闭合电路欧姆定律，分析外电路电阻变化对电流、路端电压的影响，提升动态分析与逻辑推理能力。 科学探究 能设计实验测量电源电动势与内阻，规范处理数据、绘制 U-I 图像，归纳实验误差来源与减小方法。 科学态度 与责任 认识定律在电路设计、电源使用中的实用价值，养成严谨的实验操作与数据处理习惯，体会科学规律的应用价值。 教学 重难点 重点：理解闭合电路欧姆定律内涵，掌握公式应用及路端电压分析。 难点：推导闭合电路欧姆定律，分析外电路变化的动态电路问题。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 19世纪，一位工程师发现水泵抽水时，水流速度与水泵功率、软管粗细有神秘关系。他通过实验总结出规律，并预言了电路中电流的变化。你们能揭开这个规律吗？ 1.回忆部分电路欧姆定律，思考其适用范围。 2.在教师引导下进行类比思考，初步建立电动势的直观印象。 新课讲授 一、电动势 问题1. 为什么水可以一直循环往复流动？ 问题2. 下图为我们初中学过的基本电路，根据课本知识分别指出外电路和内电路。 问题3. 是什么导致电流不断循环流动。 任务2：非静电力做功的本领大小—电动势 实验探究一：现象是什么？有持续的电流吗？为什么？ 实验探究二：现象是什么？有持续的电流吗？为什么？ 【板书展示】 1.电动势：在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.公式：，W：非静电力做的功， q:电荷量。 3.单位： 伏特（V） 1V=1J/C 4.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。 5.特点：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关, 跟电源外部电路无关。 思考并回答老师所提出的问题。 自主总结得到相关知识。 新课讲授 二、闭合电路的欧姆定律 （一）构建能量转化模型 引导学生思考：在闭合电路中，电源提供的电能去了哪里？ 分析：电源在时间t内提供的总能量为W总 = EIt（电动势做功）。这部分能量在电路中转化为两部分：一部分在外电阻R上转化为内能Q外 = I²Rt；另一部分在电源内部（由于内阻r存在）也转化为内能Q内 = I²rt。 根据能量守恒定律：W总 = Q外 + Q内，即 EIt = I²Rt + I²rt。 （二）数学化简得出定律 将上述等式两边同时除以It，得到：E = IR + Ir。 整理得：I = E / (R + r)。 明确指出：这就是闭合电路的欧姆定律——闭合电路中的电流，跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的总电阻成反比。 强调公式中各物理量的含义：I为干路电流，E为电源电动势，R为外电阻，r为电源内阻。 （三）解析路端电压变化规律 由E = U + Ir可得：U = E - Ir。 分析：当外电阻R增大时，I减小，Ir减小，故U增大；当R减小时，I增大，Ir增大，故U减小。当外电路断开（I=0）时，U=E；当外电路短路（R=0）时，I短 = E/r，U=0。提醒学生短路电流极大，可能损坏电源，实验中应避免。 【板书展示】 1.闭合电路欧姆定律：闭合电路中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，叫做闭合电路欧姆定律。 2.公式： 3.适用条件：外电路是纯电阻的电路。 4.说明： (1) ，是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。 (2) ，是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。 (3) E=IR+Ir，适用于纯电阻电路；E=U外+U内=U外+Ir，适用于任何电路。 情景探究 户外探险爱好者在户外经常会遇到意想不到的困难。一位户外探险爱好者在一次夜间探险的途中迷路了，手机也没电了，他想利用手电筒发出求救信号，可是手电筒也没电了，他的身边只有以下几件物品，他能点亮小灯泡发出求救信号吗？ 说一说——水果电池不能点亮小灯泡的原因？ 猜想原因： 和U外=IR 可知 水果电池的内阻r太大，导致闭合电路中的电流I小，故外电压U外小。 实验验证：利用注射器改变铅蓄电池内阻，观察内电压、外电压以及电流的变化。 设计意图：解释原因，即是本节课知识的应用，同时也使本节课的情境贯穿始终。通过实际问题的解决，体会到了运用所学知识解决实际问题的乐趣，同时增强了实践意识，深化了物理观念，发展了科学思维。 【例题1】锂离子电池主要依靠锂离子（）在正极和负极之间移动来工作。图为常用手机锂电池的内部结构，某过程中从负极脱嵌通过膈膜嵌入正极。此锂电池的电动势为，则此过程（　　） A．将锂电池接入电路，锂电池两端电压为 B．电池内部电流方向从正极到负极 C．在电池中电荷量的单位通常表示为 D．电源内部每搬运一个非静电力做功 【答案】D 【详解】A．电源的电动势为电源未接入电路中时其两端电压，当电源接入电路时，由于电源内部分压，则此时电源两端电压小于电源电动势，即将锂电池接入电路，锂电池两端电压小于，故A错误； B．由于从负极脱嵌通过膈膜嵌入正极，则其形成的电流方向为从负极到正极，即电池内部电流方向从负极到正极，故B错误； C．在电池中电荷量的单位通常表示为mA·h或A·h，而kW·h是电功的单位，故C错误； D．根据电动势的定义知可知，移动一个锂离子，非静电力做功 W非=Eq=3.7eV 故D正确。故选D。 针对训练1 如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量高者（　　） A．电流表示数大 B．电压表示数小 C．电源内阻的电压小 D．路端电压小 【答案】C 【详解】A．体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电，则体型相近的两人相比，脂肪含量高者电阻大，由闭合电路欧姆定律可知 电路中的电流小，故A错误； B．由于电压表测得是人体的电压，则 电流小，则电压表示数大，故B错误； C．电源内阻电压为 电流小，则电源内阻的电压小，故C正确； D．路端电压为 电流小，则路端电压大，故D错误。 故选C。 1.参与能量转化分析，建立能量守恒方程。 2.跟随教师推导，理解定律的数学来源。 3.掌握U= E-Ir关系式，解释路端电压变化。 运用闭合电路的欧姆定律解释水果电池不能点亮小灯泡的原因。 课 堂 练 习 1.在炎热的夏天我们可以经常看到，有的小朋友的太阳帽前有一小风扇（如图所示），该小风扇与一小型的太阳能电池板相接，对其供电。经测量该电池能产生的电动势为E＝1.0V，则关于该电池的描述正确的是（　　） A．通过1C电荷量该电池能把1.0J的太阳能转化为电能 B．单位时间内可把1.0J的太阳能转化为电能 C．该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节7号干电池的本领大得多 D．把该电池接入闭合电路后，电动势减小 【答案】A 【详解】AB．电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷从电源内部的负极移到正极所做的功，即把太阳能转化为电能的多少，而不是在1s内转变的电能，故A正确，B错误； C．7号干电池电动势更大，将其他形式的能转化为电能的本领更大，C错误； D．无论该电池是否接入电路，电动势的大小为定值1.0V，故D错误。 故A正确。 2.如图所示的电路中，当开关闭合时，灯L1、L2均不亮，理想电流表无示数，理想电压表有示数，不计电源内阻。则故障原因可能是（　　） A．L1短路 B．L2短路 C．L1断路 D．L2断路 【答案】C 【详解】当开关闭合时，灯L1、L2均不亮，理想电流表无示数，由实物连接电路可知，故障应是电路中某一处发生断路；若L1断路，则电压表正、负极分别与电源正、负极接通，电压表有示数；若L2断路，则电压表正、负极都与电源负极断开，电压表无示数。 故选C。 3.如图所示为一种自动测量油箱内油面高度的装置，为定值电阻，固定于油箱内的为压敏电阻（电阻和导线与油绝缘），其阻值大小随所受压力大小变化的关系如图乙所示，油量表由电流表改装而成，给油箱加油时，箱内油面上升的过程中，下列说法正确的有（　　） A．的阻值减小 B．电流表的示数减小 C．整个电路消耗的功率增大 D．消耗的功率一定增大 【答案】AC 【详解】给油箱加油时，箱内油面上升的过程中，压力变大，则R2阻值减小，总电阻减小，总电流变大，即电流表示数变大，根据P=EI可知，整个电路消耗的功率变大，因不知道R2和R1+r的关系，不能确定消耗的功率的变化情况。 故选AC。 4.某同学设计了如图所示的输液提示器，灯泡的电阻可视为不变。已知弹簧始终在弹性限度内，滑动变阻器的滑片P不会超出a、b端，对于该装置，闭合开关后，下列说法正确的是(　　) A．当药液减少时，电源的效率减小 B．当药液减少时，电源的输出功率减小 C．当向药液袋内注射液体时，灯泡变亮 D．当向药液袋内注射液体时，电压表的示数变小 【答案】A 【详解】CD．当向药液袋内注射液体时，滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大；则通过灯泡的电流减小，灯泡变暗；由于灯泡两端电压减小，则滑动变阻器两端电压增大，即电压表示数增大，故CD错误； A．电源的效率为 当药液减少时，滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，减小，则电源的效率减小，故A正确； B．电源的输出功率为 当时，输出功率最大，但由于不知道与电源内阻的关系，所以当药液减少时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，无法确定电源输出功率的变化，故B错误。 故选A。 5.为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试，图1是某型号酒精测试仪，其工作原理如图2所示，为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为、内阻为，电路中的电表均为理想电表，为定值电阻，且。当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法错误的是(　　) A．饮酒量越多，电源的输出功率一定越小 B．饮酒量越多，电源的效率越小 C．电压表的示数变小，电流表的示数变大 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变 【答案】A 【详解】A．电源的输出功率为 根据数学知识可知，当R0+R>r时，P随R的减小而增大，故A错误，符合题意； B．电源的效率为 当I增大时，路端电压减小，故效率减小，故B正确，不符合题意； C．酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，R减小，电路总电阻减小，总电流I增大，则电流表示数增大，根据 可知R两端的电压减小，故电压表的示数减小，故C正确，不符合题意； D．根据闭合电路欧姆定律可得 可得 即电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，故D正确，不符合题意。 故选A。 6.（2023·海南·高考真题）如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为(　　) A．CE B． C． D． 【答案】C 【详解】电路稳定后，由于电源内阻不计，则整个回路可看成3R、2R的串联部分与R、4R的串联部分并联，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板的电势为 电容器下极板的电势为 则电容两端的电压 则电容器上的电荷量为 故选C。 7.传感器是将其他信号转化为电信号的电学仪器，广泛应用于日常生产生活中。某种酒精检测仪的主要元件是酒精气体传感器，其电阻值与酒精气体浓度的关系如图甲所示。该酒精检测仪电路原理如图乙所示，为定值电阻。利用该检测仪进行检测时，下列说法中正确的是（　　） A．当被检测者没有饮酒时，电压表的示数为零 B．在对饮酒者进行测试时，电压表的示数增大 C．在对饮酒者进行测试时，电流表的示数减小 D．在对饮酒者进行测试时，电源的效率降低 【答案】D 【详解】A．当被检测者没有饮酒时，根据图甲可知，接入电阻为60Ω，可知，此时电压表的示数为故A错误； BC．对饮酒者进行测试时，根据图甲可知，接入电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电流表示数增大，电源内阻与共同承担的电压增大，则电压表的示数减小，故BC错误； D．设外电路总电阻为，电源的效率为 对饮酒者进行测试时，根据图甲可知，接入电阻减小，则R减小，故电源的效率降低，故D正确。 故选D。 课 堂 小 结 电源就像一个装满电能的“大礼包”（电动势E），供电时可不会一股脑全送出去——得先分给藏在自己身体里的“小阻力”（内阻r），剩下的才给外电路的用电器（外电压U外）。 板 书 设 计 第二节 测量电源的电动势和内阻 一、核心原理：电源的“能量拆分术” 电源是“总能量包”（电动势E），供电时要分两份： 1.内阻r（电源“小尾巴”）：占一点能量（U内=Ir），还发热 2.外电路R：用剩下的能量（U外=IR），供用电器干活 二、核心公式 1.能量守恒版：E = U外 + U内 2.电流版：I = E/(R + r)（外阻越大，电流越小！） 三、关键结论 外阻R↑→ 电流I↓→ 外电压U外↑（用电器“分到的电”变多） 外阻R↓→ 电流I↑→ 内电压U内↑（内阻“抢的电”变多） 特殊情况：外电路断开（R→∞）→ I=0→ U外=E（测电动势小技巧！） 四、记忆口诀 电源有E也有r，能量拆分要记熟；外阻大小定电流，内外电压和为E！ 作业 布置 1.已知电源电动势为6V，内阻为0.5Ω，外接电阻为2Ω，计算闭合电路中的电流和路端电压。 2.若实验中测得路端电压随外电阻增大而升高，但未达到电源电动势，分析可能原因（如内阻测量误差或接触不良）。 3.解释汽车启动时车灯变暗的现象，结合闭合电路欧姆定律说明能量分配变化。 教学反思 1. 定律推导环节逻辑梳理不足，可借助能量守恒模型分步引导，降低推导难度。 2. 动态电路分析练习偏少，需补充典型例题，强化外电路变化与电路参数的关联推理。 3. 学生对电动势概念理解模糊，应增加对比实验，区分电动势与路端电压。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $