12.2 闭合电路的欧姆定律 教学设计 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦闭合电路的欧姆定律，通过回顾部分电路欧姆定律及电源内阻旧知，以“电池内部是否有电阻”设问引导思考，展示结构示意图划分内外电路，搭建从部分电路到闭合电路的学习支架。 此资料亮点在于以能量守恒为核心推导定律，动态分层推理外阻变化对电流、电压的影响，结合伏安图像解读极限电路特征，渗透科学思维与模型建构。分层习题与安全用电思政结合，助学生提升动态分析能力，为教师提供清晰的素养培养路径。

教学设计 课程名称 闭合电路的欧姆定律 选用教材 高中物理人教版必修三 教学章节 第十二章第二节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课建立在电源、电阻、部分电路欧姆定律、电功与焦耳定律基础之上，教材先划分闭合电路内部、外部两段结构，区分电源内阻与外电路电阻，结合能量守恒思路推导闭合电路整体电压电流定量关系，给出闭合电路欧姆定律文字表述；依托电路示意图分析路端电压随外电阻变化的规律，分断路、短路两类极限电路展开讨论，搭配伏安特性图像辅助理解路端电压与电流的变化关系，配套基础计算题巩固公式使用，同时区分部分电路、闭合电路两套欧姆定律适用场景，为动态电路分析、多电源电路问题搭建核心理论工具，贯穿能量守恒、图像分析两类核心物理研究思想。 二、学情分析 1. 知识基础 学生已经熟练掌握部分电路欧姆定律，清楚电源存在内阻、电流通过电阻会产生电热，能够计算纯电阻电路电功、电热；但学生此前只研究电源外部用电器电路，完全忽略电源内部存在电阻、内部也会分压发热，无法自主利用能量守恒推导闭合电路整体规律，容易混淆路端电压、电源电动势，断路、短路两种极限电路的电压电流变化规律难以理解，做题时常只套用部分电路公式忽略内阻分压。 2. 能力基础 学生能完成单一电阻简单计算，但完整闭合电路能量推导能力薄弱；动态电路外电阻变化时，无法分步推理电流、路端电压变化逻辑，伏安图像读取、图像信息转化计算的能力不足，解题缺少先区分内外电路、再分析分压的标准化步骤。 3. 思维基础 高一学生思维局限在电源外部负载，容易忽略电源内部也是完整电路的一部分，缺少整体电路全局分析思维；习惯定值静态计算，对变化外阻带来动态连锁变化的推理能力不足，能量守恒跨内外电路综合分析的抽象思维有待提升。 三、教学目标 1. 物理观念 清晰区分闭合电路内电路、外电路结构，理解电源电动势的物理含义，掌握闭合电路欧姆定律；认识路端电压随外电阻变化规律，分清断路、短路极限电路特征，建立包含电源内阻在内的完整全电路电学观念。 2. 科学思维 依托电路结构示意图，结合能量守恒完成闭合电路规律演绎推导；形成 “外阻变化→总电流变化→内阻分压变化→路端电压变化” 动态推理思维，学会利用伏安图像提取电路物理量，区分两套欧姆定律适用范围。 3. 科学探究 能够结合闭合电路结构示意图，小组合作从能量转化角度推导电、热能量平衡关系；自主分析断路、短路两类极端电路电压、电流数值；结合伏安特性图像读取电动势、内阻信息，独立完成闭合电路分层计算题。 4. 科学态度与责任 结合蓄电池、手机锂电池日常电源实例，体会闭合电路规律在电池供电设备中的应用；推导、计算过程规范区分内外电路分压，养成全局分析电路的严谨计算习惯，认识短路故障带来的安全隐患，树立规范用电、防范电路短路的安全责任意识。 四、教学重难点 重点 闭合电路欧姆定律推导与文字含义解读 路端电压随外电阻变化的动态规律 断路、短路两种极限电路电压、电流特点 难点 从能量守恒角度推导全电路电压电流关系 外电阻改变时，路端电压、总电流连锁动态推理 区分部分电路、闭合电路欧姆定律适用场景 五、教学方法 图示建模法：依托闭合电路结构示意图划分内外电路； 能量演绎推导法：由电能、内能总量守恒推导定律； 动态分层推理法：分步分析外阻变化连锁效应； 图像分析法：利用路端电压伏安图像提取物理量； 对比辨析法：对比断路、短路两类极限电路； 讲练结合法：搭配闭合电路计算题当堂巩固。 六、教学资源 人教版高中物理必修第三册课本；低压电源、滑动变阻器、电压表、电流表、导线；闭合电路结构示意图、路端电压伏安特性图；分层习题单、草稿纸、黑板、直尺。 八、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 旧知铺垫，引入闭合完整电路模型 · 同学们，我们上一节课学习了电源、导体电阻以及部分电路欧姆定律，现在请大家结合手边的电路器材思考两个问题，同桌之间相互交流两分钟。第一个问题：我们把电池、开关、滑动变阻器用导线连接成完整回路，电流从电池正极流出经过变阻器回到负极，大家思考，电流仅仅在滑动变阻器这一段导线流动吗？电池内部有没有电荷移动、有没有电阻阻碍电流？第二个问题，我们用电压表直接接在电池两端测量得到的电压，是不是等于电源内部全部提供的电压？ · 等待学生交流结束后，汇总大家的猜想，很多同学都忽略电池内部存在导体、存在内阻，电流流过电源内阻时同样会产生电势降落，我们平时测量的电池两端电压只是外部用电器分得的电压，并不是电源全部供电能力。我们把包含电源内阻、外部用电器的完整回路叫作闭合电路，完整闭合电路分为两部分，电源内部是内电路，外部变阻器、导线、开关组成外电路，今天我们就结合能量守恒，推导完整闭合电路的电压、电流规律，本节课课题是《闭合电路的欧姆定律》。 · 展示闭合电路结构示意图 · 同学们请看这幅图，图中清晰画出完整闭合回路，我带着大家逐一标注各个组成部分，从电源正极出发，经过滑动变阻器、开关回到负极的整条线路是外电路，滑动变阻器阻值就是外电阻；电源内部两极之间的导电区域是内电路，内部导体存在阻碍作用，对应阻值叫作电源内阻。图上还标注了电源电动势，电动势代表电源内部非静电力搬运电荷提供的总电势差，也就是电源能够提供的全部电压；同时图中标出外电路两端的路端电压、内阻分得的内电压，大家仔细观察图像就能发现，整个闭合回路中，电源提供的总电势差被内、外两部分电阻分别分担。 · 接下来我向大家提出递进思考问题：电源搬运电荷消耗的总电能，一部分在外电路转化为电热，另一部分在内阻上也会产生热量，电能和内能总量存在什么等量关系？我们可以借助能量平衡的思路推导电路整体规律，带着这个问题进入能量推导环节。 认真观察闭合电路结构示意图，观看图中内外电路划分、电动势与两段电压标注，和同桌交流电池内部是否有电阻的猜想；完整抄写本节课课题，在草稿纸上复刻电路简图，区分内电路、外电路对应的两段区域，记录电动势、路端电压、内电压三个物理量的含义，带着能量等量关系的疑问进入定律推导。 依托能量守恒，推导闭合电路欧姆定律 · 同学们，我们分步梳理闭合回路中的能量转化全过程，结合图中标注的物理量完整推导。首先，电路中持续流动恒定电流，在一段时间内，电源依靠非静电力搬运电荷，对外提供总电能，电能的总量由电动势、电荷量共同决定。 · 引导学生深入分析闭合回路能量分配过程：电源输出的全部电能，不会凭空消失，会分成两部分转化为内能。第一部分，电流流过外部滑动变阻器、导线这些外电阻，依靠静电力做功，电能转化为外电路的焦耳热；第二部分，电流流过电源内部的内阻，同样存在电势降落，电流克服内阻阻碍做功，电能在内电路转化为内能。根据能量守恒定律，电源提供的总电能，等于外电路产生的热量与内阻产生的热量之和，不存在能量增加或者损耗。 · 我们把电荷量替换为电流与时间的乘积，再把焦耳定律的热量表达式代入能量等式，等式两边同时消去通电时间，就能得到电动势、外电压、内电压三者的等量关系，也就是电源电动势等于路端电压加上内阻分得的内电压。 · 继续结合部分电路欧姆定律，外电压等于总电流乘以外电阻，内电压等于总电流乘电源内阻，把两段电压全部替换后，整理式子就能得到闭合电路欧姆定律文字表述：闭合电路中的总电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的总电阻（外电阻与内阻之和）成反比。 · 我再向大家细致解读定律内涵，区分两套欧姆定律的适用场景：我们之前学习的部分电路欧姆定律，只适用于电源外部某一段纯电阻；闭合电路欧姆定律针对包含电源内阻的完整回路，是描述全电路的整体规律，做题时必须先判断是否需要考虑电源内阻。 · 创设分层辨析情境：同一节电池，外接小阻值滑动变阻器和大阻值滑动变阻器，两种情况下回路总电阻不一样，总电流会发生怎样的变化？总电流改变后，内阻分得的内电压如何改变？路端电压又会随之升高还是降低？留给学生短暂思考，为动态电路分析做好铺垫。 跟随教师结合闭合电路结构示意图同步梳理能量转化路径，在草稿纸上分步书写电能、内能等量关系式，同步完成公式化简推导，完整抄写闭合电路欧姆定律文字内容；小组互相交流两套欧姆定律适用范围差异，记录外阻改变带来电流、电压变化的思考线索，标记定律适用完整闭合回路这一关键要点。 动态电路分析，断路与短路极限讨论 · 同学们，我们结合刚刚推导出的闭合电路规律，分析外电阻大小变化带来的连锁电路变化。先梳理完整推理链条：当滑动变阻器接入阻值增大，整个闭合回路总电阻等于外阻加内阻，总电阻随之变大；电源电动势固定不变，根据闭合电路欧姆定律，回路总电流会减小；内阻阻值恒定，总电流减小，内阻分得的内电压同步减小；电动势等于内电压加路端电压，内电压降低，路端电压就会变大。反之，外电阻减小，总电流变大，内电压升高，路端电压减小。 · 我们分两种极限电路展开细致讨论，第一种断路状态：开关断开或者导线脱落，外电路断开，外电阻数值趋近无限大，此时回路没有电荷移动，总电流等于零；内阻不分担电压，内电压为零，路端电压数值完全等于电源电动势，这也是我们电压表直接测电池示数等于电动势的原因。 · 第二种短路状态：用导线直接连接电池正负极，外电阻近似等于零，回路总电阻只有电源内阻；电动势不变，内阻通常数值很小，总电流会变得极大，巨大电流会让电源内阻快速产生大量热量，烧毁电池，甚至引发起火，这是生活中需要严格规避的电路故障。 · 展示路端电压伏安特性图 · 同学们观看这张图像，图像横坐标是回路总电流，纵坐标是路端电压，图中倾斜直线与纵轴交点代表电流为零的断路状态，交点纵坐标等于电源电动势；直线与横轴交点代表路端电压为零的短路状态，交点横坐标是短路电流；直线倾斜程度由电源内阻决定，内阻越大，图像倾斜幅度越大。 · 我分步带领学生解读图像信息：任意取图像上一点，对应一组电流、路端电压数值，结合定律就能计算外电阻大小；纵截距、横截距分别对应断路、短路两类极限电路，我们可以依靠图像快速读出电源电动势、计算内阻。 · 发放四道分层练习题，第一类基础闭合电路计算，第二类外阻动态变化判断，第三类断路短路辨析，第四类伏安图像读取计算，限时四分钟独立完成，巡视学生容易出现的忽略内阻、动态推理颠倒两类错误，统一投屏集中讲评纠正。 观看路端电压伏安特性图，在草稿上标注图像横纵轴物理量、两个截距对应的极限电路；完整记录外阻变化时电流、内电压、路端电压连锁变化逻辑，分条抄写断路、短路电流电压特征；独立完成分层习题，图像类题目在图上标记截距数值，做完后同桌核对计算结果，修正动态推理顺序颠倒的认知误区。 课堂梳理与分层课后任务 我们按照完整逻辑梳理本节课全部知识，第一部分划分闭合电路内外结构，区分电动势、路端电压、内电压；第二部分依靠能量守恒推导出闭合电路欧姆定律，对比部分电路定律适用范围；第三部分动态电路变化推理，断路、短路极限电路特点；第四部分伏安特性图像读取信息。黑板同步绘制简易思维导图，重点标记动态连锁推理顺序、短路安全隐患两大高频易错点。 分层布置课后学习任务：基础任务完成教材全部课后习题，每道题目先区分内外电路，再选用对应欧姆定律；拓展任务居家观察充电宝、干电池使用说明，查阅电源短路造成的设备损坏实例，下节课课堂分享。 跟随教师整合整节课全部知识点，补充完善课堂笔记，重点标记动态电路推理步骤、断路短路区分要点；清晰记录分层作业要求，规划课后习题计算、生活实例查阅的时间安排。 九、板书设计 十、课程思政 本节课依托干电池、充电宝等日常供电设备，展现闭合电路规律是各类电子设备设计的底层电学基础；依靠电能内能守恒推导定律的过程，培养学生依托能量守恒综合分析电路严谨的科学推理品格；结合电源短路烧毁、起火故障实例普及安全用电知识，引导学生规范连接电路、杜绝导线直连电池两极；通过内外电路整体分析的思路，培养全局看待物理过程的思维，体会电学理论支撑民用电子、工业供电产业发展，树立安全用电、严谨实操的责任意识。 十一、教学反思和修改 教学反思：本节课使用两张教材标准示意图分别讲解电路结构、伏安图像，推导逻辑完整，但多数学生分析动态电路时推理顺序颠倒，容易出现外阻变大、电流变大的错误判断；做题经常忽略电源内阻，直接套用部分电路公式；短路巨大电流带来的安全危害印象不深刻，伏安图像截距读取容易混淆横纵轴对应物理量。 修改措施：课前印制动态电路推理填空学案；增加断路、短路对比随堂小题；补充电源短路损坏设备短视频；延长小组动态变化讨论时长，强化图像截距读取专项训练。 学科网（北京）股份有限公司 $