高中物理闭合电路欧姆定律教学设计人教版选修三.docx
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高中物理闭合电路欧姆定律教学设计人教版选修三.docx
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高中物理闭合电路欧姆定律教学设计人教版选修三
“闭合电路欧姆定律”教学设计
一:
学习任务分析
1:
认知目标要求分析:
了解电动势的概念;掌握闭合电路欧姆定律;理解路端电压与负载关系;会分析闭合电路中能量的转化。
2:
学习能力目标分析:
培养学生的观察能力和实验能力;培养学生的分析、总结能力;培养学生的探究能力;培养学生运用知识分析和解决实际问题的能力;培养学生用图象处理实验数据能力。
3:
情感态度目标求分析:
培养学生实事求是的科学态度、学习科学的志趣、勇于探索未知世界的精神和团结协作的意识。
二:
教材内容分析
1.教学大纲要求:
电动势(A)、闭合电路欧姆定律(B)、路端电压与负载关系(B)、闭合电路中能量的转化(A)。
2.教材的地位与作用:
本节内容是恒定电流的这一章的重点,高中电流知识与初中电流知识的最大区别就在这一节,在整个电流知识体系中起着承上启下的作用。
学好本节知识是学好高中电流知识基础。
3.教材的重点与难点:
对闭合电路欧姆定律的理解与运用是本节的重点;而电动势的概念和路端电压与电流(外电阻)的关系是本节的难点
4.教材处理:
由于本节内容较多,本节内容分两节来上,这节课主要讲电动势、闭合电路欧姆定律、路端电压与负载关系。
第二节课主要讲解电路中的能量的转化问题与闭合电路欧姆定律的运用。
三:
学生特征分析:
1、知识基础分析:
①掌握了用电压表测电压的方法;
②知道滑动变阻器的作用;
③掌握了部分电路欧姆定律;
④初步掌握了用图象处理数据的方法。
2、学习能力分析:
①学生的观察水平不断的提高,能够初步地、独立发现事物的本质及各个主要细节,发现事物的因果关系。
②具有初步的归纳重点,抓住问题本质的能力。
③已经初步具备了基本地实验操作和实验观察能力。
四:
教学目标的确定:
(一)知识目标
1.知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压
2.知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和
3.理解闭合电路欧姆定律的公式,知道各公式中各物理量的物理意义。
4.会分析路端电压与电流(负载)的关系,并会用U—I图象表示。
5.知道短路与断路时的路端电压与电流
(二)能力目标
1:
会用闭合电路欧姆定律解决实际问题。
2:
提高学生的实验观察和操作能力。
3:
会用数学图象方法处理实验数据
(三)情感目标
1、培养学生热爱科学的,探究物理的兴趣
2、培养学生自主参与、自动获取物理知识的能力
3、通过学生的分组实验培养学生的团结协作意识与团队精神。
4:
培养学生“发现问题,提出假设,并用实验来验证”的探究物理规律的科学方法与思路
五:
教学器材
电压表、电流表,干电池组,电键、滑动变阻器,导线、电阻箱等各25组。
新干电池两节(3V),内阻较大的旧干电池4节(4V左右)、小灯泡(2.5V,3个)、演示用电压表,单刀双掷开关,实物投影仪,示教板,坐标纸等。
六:
教学过程
<一>教学模式的选择
本节作为一堂物理规律课的教学,重点是对概念和规律的建立与理解。
为了使学
生的感性认识真正上升到理性认识,必须使学生参与科学的抽象过程,使他们在这个过
程中区别和辨别本质的东西与非本质的东西,在此基础上让他们试作概括,并由他们自
己得出结论。
为此本课采用教师的演示实验与学生的分组随堂实验相结合,学生在老师
的启发和帮助下通过自己实验操作来发现问题、解决问题来获取新的知识,利用实验来
验证结论的探究发展的课堂教学模式。
在教学过程中,通过抓住知识的产生过程,积极
引导学生主动探究,突出学生的课堂教学的主体地位。
<二>教学程序(总体思路)
1:
电动势概念的教学
2:
教师设计一个对比演示实验(两个相同的小灯泡接入电动势不同的电源两端,结果接到电动势大的电源两端的小灯泡反而暗)打破学生原有认知结构的平衡(认为电动势越大,小灯泡越亮)。
3:
设计一个学生分组随堂实验,学生通过自己的实验体会(路端电压会随外电路的改变而改变)为建立新的认知结构的平衡作好铺垫。
4:
在教师的适当的引导下,让学生从电势降落的角度分析路端电压会随外电路的改变而改变的可能原因。
教师通过测量演示用可调内阻的化学电池内外电阻与电动势揭示它们之间的关系,引出闭合电路欧姆定律。
5:
根据闭合电路欧姆定律分析外电阻R与电流、路端电压的关系,并让让学生通过实
验进行验证分析结果。
6:
课堂练习反馈
<三>教学主要环节
(一)电动势的教学(6分钟左右)
1、引入:
(采用实验演示引入)
演示实验1:
将小灯泡、电键、与干电池连成回路,灯泡发光
演示实验2:
将小灯泡、电键、与手摇发电机连成回路,摇动发电机使灯泡发光,且摇的越快,灯泡越亮。
2、结论:
①干电池、手摇发电机等是一种能将其他能转化成电能的装置——电源
②干电池、手摇发电机工作时灯泡亮度不同,说明在相同的时间内产生的电能的多少不同,我们将这种具有不同的“将其他能转化成电能的本领”叫做电动势。
3、电动势的大小:
电动势的大小等于电源没有接入电路时(开路)的两极间的电压。
说明:
可以用内阻较大的电压表进行粗略测量。
(二)闭合电路欧姆定律的教学
引入:
问学生是不是接入电路的电源的电动势越大,电路中的电流就越大?
(叫学生回答,罗列出不同的观点,引导学生来证实)
2
1
E2
2
1
E1
实验演示:
教师用图示的2个电路示教板进行演示,并用多媒体将实验中的电路图显示到到大屏幕上,便于学生观察。
演示实验3:
(演示如何测电动势)将电键切换
到1位置,用电压表接在电源的两端可
以测出电源电动势(电压表可以看成断
路)。
通过实验测出E1=3V,E2=4V。
演示实验4:
(比较两灯泡的亮度)将电键切换到1位置,接接E1时灯泡(3V)很亮
问接E2时小灯泡会出现什么结果?
(先让学生猜测,再演示)结果几乎不亮,
与预期的结果出入很大(学生形成强烈的反差,打破原有的认知结果平衡,提
升学生的求知欲,将学生纳入教师设计的自动求知轨道)
提出教学目标:
本节的重点就是讲一讲解释这种现象的定律------闭合电路欧姆定律
闭合电路欧姆定律的新课教学
1:
利用多媒体显示右图的电路图,并解释闭合电路中的几个基本常识(外电路、外
K
R
外电路
内电路
电阻、路端电压、内电路、内电阻、)
介绍:
闭合电路可分为内、外电路两部分,电源
内部的叫内电路,电源外部的叫外电路;
接在电源外电路两端的电压表测得的电压
叫外电压,即外电阻上电势的降落。
2:
学生分组随堂实验一
教师问:
路端电压是否始终等于电源电动势,会随外电路的改变而改变吗?
请大家用
实验来做一做,到底怎么变?
(目的是克服初中所学的认为电源两端电压不
变的思维定势,打破原有的认知结构的平衡。
)
R
K
学生实验操作:
教师将实验用路图用多媒体显示在大屏幕上,
让学生自己在桌子上进行分组实验操作(用旧的干
电池,内阻较大),教师巡查,帮助学生解决问题
(5分钟左右)。
大约7分钟后请3位同学回答刚才
的实验发现的现象
回答小结:
1:
路端电压随外电路的该变而改变
2:
路端电压小于电源电动势
学生分组探讨:
出现这一情况的原因(教师引导帮助学生从沿电流方向在电阻有电势的降落角度来分析解决这一情况)。
3:
演示实验5:
(演示内外电压的变化关系,教师操作
学生观察的同时读出两个电表的读数)
表1
表2
现象1:
测外电压的表2读数变大时,测
外电压的表1读数会变小。
现象2:
两表的读数之和不变,等于电键
断开时表2的读数即:
E=U外+U内用多媒体显示下图,并讲解电势的变化)
外电路
内电路
I
E
r
R
E
U内
U外
4:
闭合电路欧姆定律的内容与数学表达式
由于U外=IR,U内=Ir,
有E=U外+U内=IR+Ir=I(R+r)
闭合电路欧姆定律数学表达式:
闭合电路欧姆定律内容:
闭合电路中的电流与电源电动势成正比,与内外电路中的电阻之和成反比
其他表达形式:
E=U外+U内=U外+Ir
5:
知识的运用
回过头来叫学生用闭合电路欧姆定律来解释演示实验4现象产生的原因(让学生运用所学的知识体会成功的体验,理解新、旧电池的使用问题)
6:
学生分组随堂实验二:
(路端电压与负载的关系)
教师提出新的问题:
你认为外电阻R越大,电路中的电流将怎么变,路端电压将变?
(同学们发表自己的见解)请大家用实验来做一做,到底是不是这样?
R
K
学生实验操作:
教师将实验用的电路图显示在屏幕上,
让学生自己在桌子上进行实验操作(外电阻较
大),测出5组数据,教师巡查,帮助学生解决
问题(5分钟左右)。
大约7分钟后请3位同学
们回答刚才的实验问题。
回答小结:
电流越大路端电压反而越小
学生分析探讨:
不能用U外=IR来讨论,因为I的改变是由于电阻R的改变引起的。
可以用E=U外+U内=U外+Ir来讨论,由于r不变,当R变小时,根据电流I就增大,U外=E-Ir反而减小。
7:
U---I的关系(叫学生看一看这些数据之间有什么关系,引导学生用图象法来研究实验数据,作出U---I图象)
O
E/r
E
I
U
教师事先将坐标纸发给每个学生,教师巡查,
帮助学生作图,挑出一个用实物投影仪显示在
屏幕上,从图上可知这些点基本上分布在同一
条直线的附近,与用公式E=U外+Ir分析的结果
基本相同。
从图中还可以得到电源电动势得大小
和内电阻的大小。
注意:
(1)当R∞时(断路),I=0,U外=E(可以用内阻较大的
K
电压表进行粗略测量电源电动势)
(2)当R=0时(短路),U外=0,I=E/r(比较危险,易着火。
)
实验演示(短路着火实验,用两节1.5伏新的干电池,
将一根长10cm,阻值为20欧姆左右的电阻丝绕在火
柴头上,闭合电键后几秒钟火柴就会被点燃)
7:
课堂反馈训练
(1)课本上第2题例题
(2)小结本题并布置任务:
从本例题出发想一想我们可以用哪些方法测出电源电动势和内电阻
8:
课堂回顾
(1)电动势:
反映电源将其他能转化成电能本领大小的物理量,大小等于电源没有接入电路时(开路)的两极间的电压
(2)闭合电路欧姆定律:
闭合电路中的电流与电源电动势成正比,与内外电路中的电阻之和成反比。
即
(3)路端电压随外电阻的增大而增大。
9:
作业布置:
七:
教学媒体的选择:
教学媒体的使用是为了更好的为课堂教学目标服务的,是一种手段而非目的。
主要
的媒体是实验器材,教师可以将几个演示实验作成示教板,这样不必放在水平桌面
上演示,便于学生的观察。
多媒体的使用可以节约时间。
八:
教学设计说明
高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程,旨在进一步提高学生的科学素
养。
高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能;体验科学的探究过程,了解科学的研究方法;增强创新意识和实践能力,发展探索自然,理解自然的兴趣与热情。
就此对本课设计作如下说明:
1:
电动势的教学采用的是通过情景的展示,现象的对比,引出概念的学习过程,是一种
程序性知识的学习过程。
学生不仅能从具体情景中知道为什么要引入电动势的概念,
而且从中进一步理解电动势的内涵。
2:
演示实验3、4是为了引出闭合电路欧姆定律的教学,通过该实验学生不仅知道了如何
测电源电动势,而且打破了原有的认知结构的平衡,极大的吊取了学生学习的兴趣。
3:
两个学生实验的操作让学生通过自己的亲身体会,知道路端电压是会随外电路的改变
而改变的。
为建立新的认知结构的平衡打下坚实的基础。
4:
通过短路点火的演示实验,不仅调节了课堂紧张,疲劳的学习状态,而且还让学生通过实验知道了短路的的危险性
教材及教学对象分析
(一)、教材内容及教学对象分析:
《闭合电路欧姆定律》是高中物理第二册(必修加选修)第十四章第六节的内容。
其主要教学内容有两部分:
电动势和闭合电路欧姆定律。
1、学生接受电动势这个概念是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础.但是电动势这个概念比较抽象,涉及的知识面较广,要使学生全面、深刻地理解它是有困难的.新教材考虑到学生的接受能力和满足后续知识的需要,简化了电动势的教学,其基本内容有下列两方面:
一个是电源电动势是由电源本身的性质决定的,它表征了电源将其他形式的能转化为电能的本领.另一个是电源电动势的值可用电压表测出——电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压;在闭合电路里,电源电动势等于内、外电压之和.教材提出电动势这个概念,但没有给电动势下定义,只是讲它“等于”什么。
2、路端电压U与外电阻R的关系,是一个难点.演示实验由学生自己通过仿真实验记录数据并指导学生得出规律,使学生有明确的感性认识,同时这也更大程度的提高了高二学生的逻辑推理能力。
(二)、教学重点、难点分析:
1、重点:
闭合电路欧姆定律的内容及U随R变化的规律
2、难点:
(1)、应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、电流强度随外电阻变化的关系
(2)、应用定律解决简单的实际问题
?
学习目标
(一)知识目标
1、知道电动势的定义.
2、理解闭合电路欧姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意义,并能熟练地用来解决有关的电路问题.
3、知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和.
4、理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题.
5、理解闭合电路的功率表达式.
6、理解闭合电路中能量转化的情况.
(二)能力目标
1、培养学生分析解决问题能力,会用闭合电路欧姆定律分析外电压随外电阻变化规律
2、理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题.
3、通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律,培养学生用多种方式分析问题能力.
(三)情感目标
1、通过外电阻改变引起电流、电压的变化,树立学生普遍联系观点2、通过分析外电压变化原因,了解内因与外因关系
3、通过对闭合电路的分析计算,培养学生能量守恒思想
4、知道用能量的观点说明电动势的意义
?
设计思路
本课一改传统由教师做演示实验,得出数据学生分析并讨论出规律的教法,而是以“课前自学——提出问题——通过仿真实验自主探究——协作交流——探究本质——总结规
律——解决问题”为指导,课节内容以网页的形式呈现在学生面前,通过学生带着问题自学,根据自己的知识水平层次进入不同的网页进行自主探究。
同时亦使老师做到真正将课堂还给学生。
具体设计思路:
1、通过一个演示实验给学生留下一个疑问,学生自己在做仿真实验的时候,思考教师提出的几个问题。
2、引导学生认识电路。
3、提出目的,学生自己通过仿真实验,通过改变外电阻阻值、内电阻阻值和电源电动势,记录电流等数据,将数据记录在表格中,通过对数据分析探究什么是闭合电路的欧姆定律。
4、学生利用闭合电路的欧姆定律来解释演示实验现象。
5、对知识的一种拓展和应用。
?
教学过程
(一) 设定猜想、实验论证,激发学生兴趣,引入新课
向学生展示平时生活中常用的1号、3号、5号干电池、蓄电池、电源,干电池上注明1.5V,蓄电池上标明2.0V,电源上标明15V,用伏特表测电池两侧可以直接测出分别为1.5V、2.0V、15V,再出示一个普通手电筒上的小灯泡。
实物演示实验:
将小灯泡与2.0V的蓄电池相接,请学生观察灯的亮度——正常发光,已很亮。
提问:
如果将这个灯泡与标明为15V的电源相接,我们可以猜想一下,小灯泡会怎样?
学生根据生活经验可能会回答:
小灯会被烧毁,或即使不烧毁也会比接3V电源时亮得多,也有可能和接2.0V的一样。
演示实验:
将小灯接在15V电源上,结果是:
小灯与15V电源相接时不但没有烧毁,亮度反而比接2.0V电源时暗一些。
与学生猜想结果大相径庭。
要圆满解释上述现象就要用到本节课将要学习的内容——闭合电路的欧姆定律。
请同学们在仿真实验中观察刚才演示实验的现象,思考:
电灯亮度不同主要是因为哪个或哪些物理量不同?
这种现象是怎样产生的?
(二)、新课教学
1、电动势
(1)电动势:
我们发现干电池、蓄电池等两端的电压是不相同的,其实这两端电压是由电源本身的性质决定,同种电源两极间电压相同,不同种电源两极间电压不同。
我们引入电动势这个概念来表征电源的这种特性。
(2)电动势E的物理意义:
是描述电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量。
其值等于电源没有接入电路时两极间的电压。
2、闭合电路的欧姆定律
(1)认识电路:
引导学生观察教学网页中的实验电路,了解闭合电路和分电路;内电路和外电路。
知道电源外部电流流向和电源内部电流流向。
(2)闭合电路欧姆定律:
学生在仿真实验中,可以在电阻元件上单击右键,选择“属性”改变电阻值,闭合开关,将电动势、电流和电阻关系记录在下表中,
物理量 电源电动势E(V)电流I(A)外电阻R(Ω)内电阻r(Ω)关系
3、路端电压U跟负载R的关系
(1)、演示实验中电灯亮与暗的实质是什么?
电灯作为负载(即用电器),其亮度主要看加在负载上的“有效”电压即路端电压U,在负载正常工作情况下,U大,则灯的亮度高,U小,则亮度低。
而如图所示,将电灯换成可变电阻R,改变外电路R,路端电压U跟负载R有什么关系呢?
(2)、分析讨论U随R变化的规律
对于同一个电源,一般情况下其电动势E和内阻r是不变的,当外电阻R变化的时候,请同学们根据闭合电路欧姆定律:
I=E/(R+r),引导学生从理论上来讨论U的变化规律。
当R增大时,有I减小,I、R都是变量,在没有给出I、R具体数据的情况下,单纯利用部分电路的欧姆定律U=IR来判断U的变化是很困难的。
但在闭合电路中,内、外电压通过关系式E=U+U'是联系在一起的,而E是常量。
因为U'=Ir(r为常量),我们发现U'的变化是很容易判定的,完全可以先判定U'的变化,再根据E=U+U'进而确定U的变化。
仿真实验:
在仿真实验下进行测试,验证上述推论的正确性。
根据表格进行探究。
物理量
(3)、讨论两种特殊情况
①.短路:
R=0,I=,U'=E,U=0
说明:
短路时电流取决于E、r,一般情况下r很小,故短路时电流很大,由于电流的热效应,常会烧坏电源甚至引起火灾。
仿真实验:
演示短路时保险丝熔断的现象及如何排除故障,恢复电路的正常工作。
②.断路:
R→∞,I=0,U'=0,U=E
伏特表测电动势的原理,主要是伏特表内阻大,测出的数据略小于E。
(三)探究演示实验中灯泡亮度不同的实质
根据闭合电路欧姆定律,电源本身具有内阻,其电路中电流I=E/(R+r),所以,当闭合电路电源电动势大的时候,由于r值的不同,两个电路的I不一定相同,也不一定是E大的电流就大,所以出现灯泡亮度不同的现象。
学生可以通过在实验里添加伏特表和电流表进行测量,并利用闭合电路的欧姆定律可以计算出这两个不同电源6V和12V的内阻r是多少,从而可以知道这两个电路中流过相同灯泡的电流I的大小
一、教学目标
(一)知识与技能
1.理解电动势的定义,知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
2.知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
3.理解闭合电路欧姆定律及其公式,并能熟练地用来解决有关的电路问题。
4.理解路端电压随电流(或外电阻)关系的公式表达和图象表达,并能用来分析、计算有关问题。
5.理解闭合电路的功率表达式,知道闭合电路中能量的转化。
6.初步掌握电源电动势和内阻的一些测量方法。
(二)过程与方法
1.通过路端电压与外电阻的关系实验探究,培养学生利用“实验研究,得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。
2.通过研究路端电压与电流的关系公式、图象及图象的物理意义,培养学生应用数学工具解决物理学问题的能力。
3.通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
(三)情感态度与价值观
1.通过演示实验和探究实验,激发学生求知欲和学习兴趣,享受成功的乐趣,体会物理学研究的科学性。
2.通过分析路端电压与电流(外电阻)的关系,培养学生严谨的科学态度,感受物理之美。
3.通过学生之间的讨论、交流与协作探究,培养团队合作精神。
二、教学重点
1.闭合电路欧姆定律。
2.路端电压与电流(外电阻)关系的公式表示及图象表示。
三、教学难点
1.电动势的概念。
2.路端电压与电流(外电阻)关系。
四、教学思路
《闭合电路欧姆定律》一节是高二物理教材中学生感到较为难以理解的部分,难点在于对电动势的物理意义的理解,这是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础。
首先,先让学生感受生活中的一些电源,初步明确电源是将其他形式的能转化成电能的装置,让学生自己用电压表测量不同类型的电源两极间的电压,为引入电动势的概念作铺垫。
其次,介绍闭合电路的组成,在内外电路上都有电势降落,利用类比动画讲解电源内部负极到正极电势升高的数值等于电路中电势降落的数值,接着再推导出闭合电路欧姆定律。
再次,让学生进行探究实验,探究路端电压与外电阻(电流)的关系,得出路端电压与外电阻(电流)的关系,再从理论上进行分析。
然后演示电动势分别为3V和9V(旧)的电源向一个灯泡供电实验,引发学生学习的兴趣,让学习进行讨论,解释现象原因。
再次,讲授闭合电路中的功率,进一步从能量的转化角度说明电源是将其他形式的能转化成电能的装置。
最后,利用两道例题来应用闭合电路欧姆定律,通过例题2介绍电源电动势和内阻的测量方法,并适当地延伸拓展,通过课外思考题使学生对电动势的概念有更深刻的理解。
五、教学方法
1.利用类比、启发、多媒体等方法进行教学。
2.通过演示实验、学生实验探究,分析、讨论等方法得出结论。
六、教学用具
不同型号的干电池若干、纽扣电池若干、手摇发电机一台、手机电池、层叠电池(旧)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干、小灯泡(功率大一些)、示教板电路、教学课件。
七、教学设计理念
物理
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- 关 键 词:
- 高中物理 闭合电路 欧姆定律 教学 设计人 选修
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