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，通过单灯泡与串联灯泡接同一电池的亮度对比实验导入，打破“仅用电器有电阻”的认知，引出内电路、外电路概念，建立闭合电路整体学习支架。 此资料以实验驱动教学，通过滑动变阻器动态实验探究路端电压规律，结合能量守恒推导定律公式，U-I图像分析深化模型建构，落实物理观念与科学探究素养。分层作业与多元评价助力学生提升实验观察和逻辑推导能力，为教师提供高效教学方案。

《闭合电路的欧姆定律》表格式教学设计 基本信息 项目 内容 学科 高中物理 教材版本 人教版高中物理必修第三册 课时章节 第 12 章第 2 节 闭合电路的欧姆定律 课时时长 1 课时 授课对象 高二学生 一、学科素养目标 1. 物理观念 1. 建立闭合电路整体观念，区分内电路、外电路，理解电源内阻、电动势、路端电压、内电压的物理内涵； 2. 能用能量转化视角理解电动势本质，区分电动势与路端电势差； 3. 掌握闭合电路欧姆定律、路端电压公式，建立 “电动势 = 内电压 + 路端电压” 的电压平衡观念。 2. 科学思维 1. 通过灯泡明暗实验，运用归纳推理分析外电阻变化对电路电流、电压的影响； 2. 借助能量守恒推导闭合电路欧姆定律，锻炼逻辑推导与模型建构思维； 3. 能结合 U-I 图像分析电源电动势、内阻、短路电流，利用图像法处理电路动态变化问题； 4. 能运用定律定量计算电源电动势、内阻、路端电压，解决开关切换、负载变化类电路计算题。 3. 科学探究 1. 观察小灯泡串并联亮度变化演示实验，提出探究问题：为何外电阻变大灯泡变暗； 2. 通过开关通断、滑动变阻器调节模拟负载变化，探究路端电压随外电阻的变化规律； 3. 结合例题数据开展定量探究，学会利用两组电路数据联立求解电源 E、r，掌握伏安法测电源内阻原理。 4. 科学态度与责任 1. 认识电源短路的安全危害，树立规范用电、保护电源的安全意识； 2. 体会电动势、闭合电路规律在电池、太阳能板、蓄电池等生活电源中的应用； 3. 养成严谨定量计算、基于实验现象推导物理规律的科学习惯。 二、教学重难点 类别 内容 教学重点 1. 电动势物理意义、闭合电路欧姆定律表达式； 2. 路端电压公式及负载变化规律； 3. U-I 电源图像的物理含义。 教学难点 1. 区分电动势与路端电压，理解电源内部电势升降； 2. 动态电路分析：外电阻变化时电流、内外电压联动变化； 3. 利用两次电路数据联立求解电动势和内阻。 三、教学准备 教具 多媒体课件、干电池、小灯泡、开关、滑动变阻器、导线、电压表、电流表、电源实物（锂电池、蓄电池、太阳能板） 学生准备 预习教材，记录 “电源内阻、电动势” 两处疑问，准备草稿本用于公式推导 四、教学过程（45 分钟） 环节 1：情景导入（5min） 教师活动 学生活动 师生互动设计 设计意图 1. 实物演示实验： ①单灯泡接一节干电池，观察亮度； ②两个相同小灯泡串联接同一电池，对比明暗； 2. 抛出递进问题： （1）串联灯泡为什么明显变暗？ （2）电流变小只和灯泡电阻有关吗？电池内部会不会有阻碍？ 3. 板书课题：闭合电路的欧姆定律 1. 观察实验，记录灯泡亮度差异； 2. 自由发言猜想：电阻变大、电池有损耗等； 3. 带着疑问进入新课学习 师：大家看到两组灯泡亮度不同，亮度反映电流大小，电流减小的根源只有外电路吗？ 生 1：两个灯泡电阻更大，总电阻变大电流变小 师追问：如果电池内部也有电阻，是不是会进一步限制电流？今天我们就把电源内部、外部电路当成整体研究 用直观实验制造认知冲突，打破学生 “只有用电器有电阻” 的固有认知，引出闭合电路包含内、外两部分核心概念 环节 2：新知讲授 1—— 闭合电路组成 + 电动势（10min） 教师活动 学生活动 师生互动设计 设计意图 1. 拆分电路图，明确概念： ①外电路：电源外部 R（用电器、开关、导线）；外电压 ②内电路：电源内部电解液 / 线圈，内阻 r，内电压 2. 展示各类电源实物：干电池、充电宝、太阳能板，讲解电动势 E： 定义式，物理意义：电源把其他能转化电能的本领，仅由电源本身决定，与外电路无关 3. 对比区分：电动势（电源内部非静电力做功）、路端电压（外部静电力做功） 1. 在草稿本划分内、外电路，标注 R、r； 2. 记录电动势定义、单位、决定因素； 3. 区分与两个公式差异 师：把一节旧电池、新电池分别接同一灯泡，旧电池灯泡更暗，为什么？ 生：旧电池电动势变小？ 师纠正：新旧电池内阻不同，电动势基本不变，电动势只由电源材料决定，和新旧、外接电阻无关；内阻会随损耗变大 建立闭合电路完整模型，厘清电动势易混淆知识点，区分内外电路能量转化方式 环节 3：新知讲授 2—— 闭合电路欧姆定律推导与公式（10min） 教师活动 学生活动 师生互动设计 设计意图 1. 能量守恒推导： 非静电力做功总电能；外电路发热，内阻发热，得 2. 结合纯电阻，推导核心公式： 3. 变形出路端电压公式： 4. 讲解适用条件：外电路纯电阻；两种特例：断路、短路，强调短路危险 1. 跟随教师一步步完成推导，默写 3 个核心公式； 2. 记录断路、短路两种特殊电路特点； 3. 思考短路为何损坏电源 师：开关断开（断路）时，电压表接电源两端示数等于什么？ 生：等于电动势 E，电路无电流，内阻不分压 师：导线直接连电池两极，会发生什么？ 生：短路，电流极大，烧坏电池，严禁操作 从能量守恒逻辑推导定律，避免死记硬背，掌握公式变形与特殊电路场景，渗透用电安全 环节 4：新知讲授 3—— 路端电压与负载、U-I 图像（10min） 教师活动 学生活动 师生互动设计 设计意图 1. 滑动变阻器演示实验：滑片右移，外电阻 R 增大，观察电流表、电压表示数变化； 总结规律： R↑→I↓→↓→↑ R↓→I↑→↑→↓ 2. 绘制电源 U-I 图像： 纵截距 = 电动势 E；斜率绝对值 = 内阻 r；横轴截距 = 短路电流 1. 记录滑动变阻器调节时电表数据变化； 2. 在草稿本画出 U-I 图像，标注三个关键物理量； 3. 小组讨论图像斜率物理意义 师：滑动变阻器接入电阻变大，灯泡为什么变亮？ 生：路端电压变大，灯泡实际功率变大 师：图像向下倾斜，斜率为什么是内阻？结合一次函数形式分析 小组代表发言，教师补充纠错 实验结合图像双重突破动态电路难点，建立函数图像与物理量的对应关系，培养图像分析能力 环节 5：例题精讲 + 课堂练习（7min） 教师活动 学生活动 师生互动设计 设计意图 1. 例 1（双开关求 E、r）板书规范解题步骤，联立方程求解； 2. 例 2（开关通断求 R:r 比值）； 3. 发放 3 道随堂练习，巡视批改，挑选典型错误投屏讲解 1. 独立完成例题演算，对照教师板书订正步骤； 2. 当堂完成随堂练习，同桌互查答案； 3. 标记计算错误、公式误用点 师：已知两组不同外电阻和电流，怎么求两个未知量 E、r？ 生：列两个闭合电路欧姆定律方程，二元一次方程组求解 教师针对学生普遍忽略内阻分压、直接用 U 代替 E 的错误集中讲解 落实定量计算能力，规范物理解题格式，排查常见思维误区 环节 6：课堂小结 + 作业布置（3min） 教师活动 学生活动 师生互动设计 设计意图 1. 思维导图梳理：电动势→闭合电路欧姆定律→路端电压→U-I 图像； 2. 分层作业： 基础：教材课后计算题 1-3； 提升：动态电路负载变化分析题； 拓展：调查生活中电池内阻变化现象 1. 整理课堂笔记，完善知识框架； 2. 记录分层作业要求 师：本节课三个核心公式是什么？ 全体学生齐答： 随机抽查学生说明 U-I 图像截距、斜率含义 系统梳理知识，分层作业适配不同水平学生，联系生活拓展探究 五、板书设计 闭合电路的欧姆定律 一、闭合电路 1. 外电路：R 2. 内电路：r 二、电动势 E ，由电源本身决定 三、定律 1. 能量： 2. 电流：（纯电阻） 3. 路端电压： 特例：断路；短路（危险） 四、负载规律 R↑→I↓→U↑；R↓→I↑→U↓ 五、U-I 图像 纵截距 = E；|k|=r；横轴截距 = 短路电流 六、教学反思 （一）课堂亮点 1. 实验贯穿全程，导入灯泡明暗演示、课中滑动变阻器动态实验，直观降低抽象概念难度，学生参与度高，能自主总结电阻、电流、电压变化规律，落实科学探究素养； 2. 推导依托能量守恒，避开生硬灌输公式，学生能理解 “电动势等于内外电压之和” 的底层逻辑，物理观念建构更扎实； 3. 师生互动分层设计：基础问答面向全体学生，图像推导、联立方程探究交由小组讨论，兼顾学困生与优等生； （二）存在问题 1. 难点突破时间分配不足：U-I 图像斜率代表内阻部分，约 1/3 学生无法结合一次函数对应斜率，动态电路变化逻辑容易颠倒； 2. 计算规范度较差：随堂练习中大量学生忘记代入内阻分压，直接把路端电压当作电动势计算，二元一次方程组联立求解步骤混乱； 3. 课堂提问覆盖面有限，后排学困生主动发言少，对 “电动势和路端电压区别” 仍存在混淆； 4. 缺少学生分组动手实验，仅教师演示，学生动手探究机会不足，探究素养锻炼不充分。 （三）改进措施 1. 课时优化：下一课时增加 10 分钟专项训练，单独拆解 U-I 图像函数对应关系，配套图像识图小题当堂巩固；增加动态电路 “R 变→I 变→U 内外变化” 推导填空，固化变化逻辑； 2. 强化解题规范：统一板书解题模板，要求学生必须先书写原始公式再代入数据，收集典型错题制作错题展板，课前 3 分钟纠错； 3. 互动优化：采用点名 + 小组抢答结合，设置低难度基础提问专门提问学困生，课后单独答疑电动势、内阻易混知识点； 4. 实验改进：下一次授课准备分组实验器材，让学生亲手调节滑动变阻器、读取电表示数，自主绘制 U-I 图像，提升动手探究能力； 七、课堂评价设计 评价维度 评价标准 评价方式 物理观念 能准确区分内 / 外电路、电动势与路端电压，熟记三大核心公式 课堂随机提问、随堂练习卷面 科学思维 能独立完成定律推导，正确分析负载动态变化，看懂 U-I 图像 例题演算、小组发言逻辑 科学探究 能观察实验现象并总结规律，主动参与电路变化讨论 实验观察记录、课堂互动表现 科学态度责任 牢记短路危害，规范书写计算步骤，主动联系生活电源实例 课堂纪律、课后拓展作业 学科网（北京）股份有限公司 $