《闭合电路的欧姆定律（2）》教学设计.docx

《高中物理情境-探究-应用教学模式实践研究》教学设计

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《闭合电路的欧姆定律（2）》教学设计

章节

粤教版—物理—必修三第四章第二节

课题

闭合电路的欧姆定律（2）

课时

1

授课人

内容分析

本节教学内容主要有两个方面，一是路端电压与负载的关系，二是是闭合电路欧姆定律解决实际问题，是闭合电路欧姆定律的应用课。路端电压与负载的关系除了用公式法描述物理量变化外，还可以引入U-I图像描述闭合电路各物理量变化，是典型的实际情境、公式表述与图像表述的综合运用，对培养学生模型建构能力和科学推理能力重要教学素材。闭合电路欧姆定律解决生活生产实践问题，重在培养学生建构物理模型培养运用物理知识解决实际问题的能力。

学情分析

学生已经理解电源电动势和内电阻的概念，通过实验探究得到电动势等于闭合电路内外电压之和关系，物理知识已经准备充分。运用物理知识解决实际问题，关键在于构建恰当的物理模型，通过课堂教学引导学生提取有效信息，将实际问题转化为物理问题。图像描述闭合电路各物理量较为抽象，对学生理解能力要求较高，将实际电路与图像对应起来，便于学生理解。

教学目标

（1）通过实际应用，加深对闭合电路欧姆定律的理解，培养模型建构能力和科学推理能力；

（2）理解路端电压与负载关系，培养科学思维、科学探究能力，形成物理观念；

（3）能解释和计算有关闭合电路的问题，提高科学思维能力，养成科学态度。

教学重点

（1）闭合电路的U-I图像；（2）闭合电路欧姆定律解决实际问题。

教学模式策略方法

情境-探究-应用教学法

教学资源

实验电路、实验视频资源

教学环节

教师活动

学生活动

核心素养

关键能力

一、情境与问题

情境

情境:逐渐闭合开关增加负载，发现灯泡亮度逐渐变暗。

回顾闭合电路欧姆定律的内容，拆箱路端电压与负载的关系。

科学探究

分析能力、实验探究能力

理解能力、建模能力、分析综合能力、实验探究能力、创新能力

问题

问题：由于内电阻分得一定内电压，负载上电压不等于电动势，路端电压才是用电器实际工作的电压，路端电压与接入电路负载之间存在怎样的关系？

思考

科学思维、科学探究

提出问题能力

二、引导与探究

路端电压与电动势关系

模型建构：生活中用电器之间是串联还是并联在电源上的呢？

问题：如何探究路端电压与负载（用电器数量）的关系？

现象：接入电路的灯泡越多，灯泡逐渐变暗。

I=——E

I=——

E

R+r

根据：闭合电路欧姆定律

电路电流增大，U内=Ir增大

所以，U外=E-Ir减少，灯泡变暗

小结：探究路端电压与负载关系的思路：外电阻变化干路电流变化内电压变化

路端电压变化。

科学推理：为了每个用电器能独立使用不受其他用电器影响，一般情况，每个用电器并联连接在电源上。

证据意识：逐渐不合开关，增加接入电路的用电器，观察灯泡亮暗变化情况。

交流讨论、分析现象，作出解释。

科学思维模型建构、科学推理

科学探究问题意识、证据意识、解释交流。

理解能力、建构模型能力

分析综合能力、实验探究能力

二、引导与探究

电源的U-I图像

用图像表示路端电压与电流关系

根据E=U+Ir,参照数学一次函数，可变形得：U=-rI+E,对于一个电源来说E和r是确定的，路端电压与电流成一次减函数的关系。建立横轴表示电流I，纵轴表示路端电压U，图像是一条向下倾斜的直线。

探究1：图像与纵轴的截距表示什么？

分析：图像与纵轴有截距，说明横轴电流I为零，此时外电路断开，外电压等于电源电动势U=E。

探究2：图像与横轴的截距表示什么？

分析：图像与横轴有截距，说明纵轴电压U为零，此时外电路短路，横轴截距为短路电流I=I短。

注意：一般电源内阻较少，短路电流很大，损坏电源、容易引发火灾，非常危险！

探究：图像斜率表示什么？

k=—=-rE

k=—=-r

E

I短

探究：图像怎样表示内、外电压？

分析：图像中坐标表示外电压，可以直接读取纵坐标得到外电压U

过E作平行于横轴图像，E=U+U内

U内是两图线之间纵轴距离。

回忆一次函数的表达式和图像，迁移应用。

根据闭合电路欧姆定律，结合实际电路进行分析思考，回答问题。

回答1：表示电源电动势E。

回答2：表示短路电流I短。

回答3：表示电源内阻r。

回答4：外电压有图像纵坐标U读出。内电压，U内=E-U。

科学思维建构模型、科学推理、科学论证

建模能力、理解能力、分析综合能力

二、引导与探究

闭合电路欧姆定律的应用

典例3：人造地球卫星大多用太阳能电池供电。太阳能电池是由许多片太阳能电池板组成的。现把太阳能电池置于如图所示的电路中，当断开开关时，电压表的示数U1=800mV。已知电阻的阻值为20Ω，当闭合开关时，电压表的示数为U2=400mV。求该太阳能电池的内阻r。

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