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

《12.23 专题：闭合电路的欧姆定律的应用》教学设计

——人教版（2019）普通高中教科书《物理》必修第三册 第十二章 电能 能量守恒定律

课时：专题课（40 分钟）　课型：专题复习课

一、教材分析

本课是“闭合电路的欧姆定律”的专题应用课，安排在 12.2 节两课时新授课之后，系统梳理并综合应用闭合电路欧姆定律分析解决各类电路问题。闭合电路欧姆定律是分析解决电路问题的基本规律，是整个电路部分的中心内容。

专题内容包含五个方面：闭合电路的动态分析、含容电路的分析与计算、电源的有关功率和效率问题、对电源 U－I 图线的理解和应用、欧姆表的测量原理。这既是对闭合电路欧姆定律这一核心规律的多角度深化，也是对学生科学思维的集中训练——动态分析中的程序法与“并同串反”结论法、含容电路中的等效分析、功率问题中的能量观念、图像问题中的数形结合思想、欧姆表中的“转换测量”方法，都体现了物理学研究问题的基本方法，为后续“实验：电池电动势和内阻的测量”打下基础。

二、学情分析

学生已掌握闭合电路欧姆定律的两种表达形式 I＝E/(R＋r) 和 E＝U外＋U内，能够进行简单的计算，但面对含滑动变阻器的动态电路、含电容器的电路、含电动机的电路时，缺乏系统的分析方法，容易出现思路混乱、乱套公式的情况。

学生对电源的总功率、输出功率、内阻损耗功率及电源效率等概念辨析不清，对“输出功率最大”的条件及图像中截距、斜率、面积的物理意义理解不深。因此需要通过专题归纳，提炼各类问题的一般方法，帮助学生形成结构化、程序化的认知，提升综合分析与解决问题的能力。

三、教学目标（核心素养目标）

（1）物理观念：进一步理解闭合电路欧姆定律，深化对电源功率、输出功率、效率等概念的理解，巩固用能量观念分析电路问题的意识。

（2）科学思维：掌握闭合电路动态分析的程序法与“并同串反”结论法；学会运用等效思想（把定值电阻等效为电源内阻）分析变阻器功率问题；能熟练运用 U－I 图像的截距、斜率、点和面积解决电源问题；掌握含容电路稳定状态与充放电过程的分析方法。

（3）科学探究：通过欧姆表测量原理的探究，体会“转换测量”的科学方法，理解仪表设计中的物理原理。

（4）科学态度与责任：通过典型问题的分析与综合，体会物理规律应用的灵活性，增强学习物理的信心；联系汽车启动、电池供电等生活实际，体会物理知识的应用价值。

四、教学重难点

教学重点：闭合电路动态分析的方法；电源功率与效率问题；U－I 图像的应用。

教学难点：含容电路充放电过程中电荷量变化的分析；电源输出功率最大的条件及其变式应用；动态分析中“并同串反”规律的准确判断与运用。

五、教学方法与教学准备

教学方法：讲练结合法、问题引导法、归纳总结法、图像分析法相结合。

教学准备：多媒体课件（含各类电路图、图像、例题），板书。

六、教学过程（40 分钟）

（一）知识回顾，明确目标（约 3 分钟）

教师引导学生回顾闭合电路欧姆定律的两种表达形式及上一课时研究的路端电压与负载的关系，指出闭合电路欧姆定律是分析电路问题的基本规律。本课将通过专题形式，综合应用这一规律解决动态分析、含容电路、功率效率、图像、欧姆表等五类典型问题，提炼方法，提升综合分析与解决问题的能力。

（二）专题一：闭合电路的动态分析（约 8 分钟）

1.方法梳理。教师介绍闭合电路动态问题的两种分析方法。

（1）程序法：①分析电路，明确各部分电路的串、并联关系以及电流表、电压表的测量对象；②由局部电阻变化判断电路总电阻的变化；③由 I＝E/(R＋r) 判断总电流的变化；④由 U＝E－Ir 判断路端电压的变化；⑤由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路的电压及电流变化。

（2）结论法——“并同串反”：某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时情况相反。

2.例题精讲。

【例题 1】电动势为 E、内阻为 r 的电源与定值电阻 R1、R2 及滑动变阻器 R 连接成如图所示电路。当滑动变阻器的触头由中点滑向 b 端时，下列说法正确的是（　　）

A.电压表和电流表读数都增大

B.电压表和电流表读数都减小

C.电压表读数增大，电流表 A1 读数减小，A2 读数增大

D.电压表读数减小，电流表 A1 读数增大，A2 读数减小

解析：触头由中点滑向 b 端时，滑动变阻器连入电路的阻值 R 增大，外电路总电阻 R总 增大。由 I＝E/(R总＋r) 知干路电流 I 减小，故 A1 示数减小；由 U＝E－Ir 知路端电压 U 增大，电压表读数增大；R2 两端电压 U2＝E－I(R1＋r)，因 I 减小而增大，由 I2＝U2/R2 知 I2 增大，即电流表 A2 读数增大。故选项 C 正确。

3.方法小结。程序法普适、严谨，适用于所有动态问题；结论法“并同串反”简捷高效，但需先判断各元件与变化电阻是串联还是并联关系。

（三）专题二：含容电路的分析与计算（约 6 分钟）

1.方法要点。教师引导学生归纳含容电路分析的三个要点。

（1）电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，该支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压；

（2）当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等；

（3）电路的电流、电压变化时，会引起电容器的充（放）电：若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。

2.例题精讲。

【例题 2】如图所示，电源电动势 E＝10 V，内阻可忽略，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，求：（1）S 闭合后，稳定时通过 R1 的电流；（2）S 原来闭合，然后断开，这个过程中流过 R1 的电荷量。

解：（1）S 闭合后，电路稳定时，R1、R2 串联，通过 R1 的电流 I＝E/(R1＋R2)＝10/(4＋6) A＝1 A。

（2）S 闭合时，电容器两端电压 UC＝U2＝IR2＝6 V，储存的电荷量 Q＝CUC；S 断开后达到稳定时电路中电流为零，此时 UC′＝E＝10 V，储存的电荷量 Q′＝CUC′。电容器上的电荷量增加了 ΔQ＝Q′－Q＝C(UC′－UC)＝30×10⁻⁶×4 C＝1.2×10⁻⁴ C。S 断开以后，电容器上电荷量的增加只有通过 R1 这条途径实现，所以流过 R1 的电荷量就是电容