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《闭合电路的欧姆定律（第二课时）》教案

教学目标

教学目标：

1.通过演示实验验证闭合电路的欧姆定律，使学生对电动势等于内外电路电势降落之和有感性的认识。

2.通过探究电源两端电压与电流的关系，体会图像法在研究物理问题中的作用。

3.能运用闭合电路的欧姆定律解释路端电压与负载的关系。了解电源短路可能带来的危害，加强安全用电意识。

4.知道欧姆表测量电阻的原理。

教学重点：

1.路端电压与负载的关系及U-I图像的物理意义。

2.在各种实际情景中熟练运用闭合电路的欧姆定律解决问题。

教学难点：

1.验证闭合电路的欧姆定律的实验设计。

2.欧姆表测量电阻的原理。

教学过程

时间

教学环节

主要师生活动

上节课我们通过理论探究得到了闭合电路欧姆定律，知道了电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。这节课我们通过实验来验证，并继续探究路端电压与负载的关系以及欧姆表原理

介绍演示实验的装置。

我们使用化学电池作为电源（正、负电极材料分别别为氧化铅和铅，电解液为稀硫酸），将其与滑动变阻器、电流表、开关串联成闭合回路。两个探针分别靠近正、负电极。实验电路如图所示，电流表测量回路中的电流。由于外电路、内电路中沿电流方向都有电势降落，电压表用了两块数字电压表。V测电源的开路电压（电动势）及电路闭合后的路端电压，V’测内电压。请同学特别关注这两块电压表正负极的连接方式。

观察实验，记录数据，处理数据，得出结论。

把这6组数据填入数据表格，我们可以看出外电路上电势的降落和内电路上的电势降落之和都等于电源的电动势。实验数据和理论符合得非常好。

路端电压与负载的关系

我们常常把外电路中的用电器叫作负载（负载既可能是电阻，也可能是电动机等），把外电路的电势降落叫作路端电压。负载变化时，电路中的电流就会变化，路端电压也随之变化。根据E＝U外＋U内

U外=U，U内＝Ir，则

U＝E－Ir

对于确定的电源来说，电动势E和内阻r是一定的。当外电路只有电阻时，实验结果表明：

外电阻R增大，电流减小，路端电压增大

外电阻R减小，电流增大，路端电压减小

同学们还记得我们看到的实验现象吧？多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？

对于确定的电源来说，电动势E和内阻r是一定的。当外电阻R减小时（多个小灯泡并联在一起）由（1）式

（1）

可知，电流I增大，因而内电路的电势降落Ir增大。

由U＝E－Ir（2）式可知，这时路端电压U减小，灯泡变暗。这可以解释了前面让同学们看到的实验现象。

提出问题：

（1）有同学质疑前面的验证实验中，在外电路断路的情况下，用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？

（2）在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？

（3）当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？

解析：（1）在外电路断路的情况下，用电压表直接测量电源两端，测出的值等于电源电动势吗？根据U=E-Ir，当I=0时，U=E。即：断路时路端电压等于电源的电动势。我们常根据这个道理测量电源的电动势。在外电路断路的情况下，用电压表直接测量电源两端，电源与电压表构成了闭合回路。但一般情况下电压表内阻都很大，可以近似认为此时电流为零，测出值近似等于电动势。要准确的测量电动势下一节课里再详细探讨。

（2）在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测出的值等于电源电动势吗？

开关闭合后，电压表与电源并联和它与外电路并联是等效的。此时测量值等于路端电压U。

（3）当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？

不会，电源有内阻，此时电流为短路电流。电源的内阻r一般都很小，例如，铅蓄电池的内阻只有0.005?0.1Ω，干电池的内阻通常也不到1Ω，所以短路时电流很大。电流过大，会导致温度过高，烧坏电源，甚至引起火灾。绝对不允许将电源两端用导线直接连在一起！

路端电压U随电流I变化的图像

U＝E－Ir

表示的是U和I这两个变量之间的函数关系。

把它改写为

U＝－rI＋E

然后和一次函数的标准形式

y＝kx＋b

对比就能知道它的U-I图像是一条直线

做出U随电流I变化的图像，这个图像的函数表达式为：U=E-Ir。图像的物理意义：外电路断路时，U=E,在纵轴上的截距表示电源的电动势E。外电路短路时，U=0,在横轴上的截距表示电源的短路电流。图像斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害。

提出问题：

电动势与路端电压有什么区别呢？

电源电动势与路端电压单位相同，而且断路时它们的数值也相同。但是这两个概念本质上是不同的。从定义看。电动势反映的是电源内部非静电力做功的本领，是非静电力做功跟移送的电荷量之比；电压反映的是静电力做功的本领