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课题 第四章 直流电路 第四节 全电路欧姆定律 2课时
教 学 目 标 知识目标 1. 了解电源电动势和内阻的概念； 2. 掌握全电路欧姆定律； 3. 知道全电路欧姆定律实际应用。
能力目标 1. 通过对全电路欧姆定律的学习，能够进行电流、端电压等相关计算； 2. 通过本节学习，知道实验室中常用的测量电源电动势和内阻的方法； 3. 通过本节学习，提高分析问题解决问题的能力。
情感目标 1. 通过本节的学习，体会科学理论对生产实践的指导作用； 2. 激发学生在科学方面的学习兴趣，培养学生学习科学的积极态度。
重点 电源电动势和内阻的概念；全电路欧姆定律
难点 电源电动势和内阻的概念；端电压的计算
教具 多媒体展示系统、端电压与外电阻的关系演示实验装置
主要教学过程 学生活动
教 学 过 程 设 计 一、引入课题 用多媒体展示系统展示教材图4-26，展示出夜晚的一幢灯火辉煌的大楼的情景。 提问：在电力供应紧张的地区，每天天黑以后，每家都会打开电灯，但往往发现此时电灯发出的光较暗。而到了深夜，同一盏灯发出的光却变得较亮。你知道这是什么原因吗？ （一般情况下，学生回答不出来。） 引入课题： 要想了解这个问题，我们就要学习有关全电路欧姆定律的知识——第四节 全电路欧姆定律。 二、电动势 提问：电源有两个极，两极间存在着电压。电流总是从电源的正极流出，经过用电器消耗电能，流回电源的负极。那么，用电器消耗的电能是从哪里来的呢？ 原来，电源就是一种把其他形式的能转化为电能的装置。电池、发电机就是最常见的电源。不同的电源将其他形式的能转化为电能的本领一般不同，为了表示电源的这种本领的大小，我们引入了电动势的概念。 不接用电器时，电源两极间电压就等于电源的电动势，用符号E表示，它的SI单位是V（伏）。干电池的电动势为1.5 V，铅蓄电池的电动势为2 V，大型发电机的电动势可达几十千伏。电动势仅由电源本身的性质决定，跟外电路的情况无关。 目前常用的电池有以下几种：干电池、纽扣电池、铅蓄电池、锂电池、太阳能电池等。 用多媒体展示系统展示教材图4-27。 生活中使用的电池，大多还有一个技术指标：容量。容量的大小常用mA·h（毫安·时）表示。电池的容量越大，产生的电能越多，使用的时间越长。例如，某电池的标称容量为1 200 mA·h，表示它能够以12 mA的电流放电100 h，或以6 mA的电流放电200 h。 提问：你能找到图上某品牌的手机电池的标称容量吗？ （1 050 mA·h） 三、全电路欧姆定律 用多媒体展示系统展示教材图4-28。 只有用导线把电源、用电器连成一个闭合电路，电路中才有电流。用电器、导线组成外电路，即图中虚线框以外部分；电源内部是内电路，即图中虚线框以内部分。 外电路的电阻叫作外电阻，用R表示。电源内部的导体，如发电机的线圈、电池内的电解液等，都有电阻，这部分电阻叫作电源的内阻，用Ri表示。内阻是我们研究全电路时必须要考虑的因素。 在外电路中，电流由电势高处向电势低处流动，在外电阻上沿电流方向有电势降落U外；在内阻上也有电势降落U内。在电源内部，由负极到正极电势升高，升高的数值等于电源的电动势E。理论分析表明，在闭合电路中，电源内部电势升高的数值E等于电路中电势降落的数值，即电源的电动势E等于U外和U内之和： E＝U外＋U内 设闭合电路中的电流为I，外电阻为R，内阻为Ri，由部分电路欧姆定律可知，U外＝IR，U内＝IRi。因此 E＝IR＋IRi 所以 即：全电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。这个规律叫作全电路欧姆定律。 外电路两端的电压U外，通常叫作端电压，常用U表示，它是电源加在外电阻（也叫用电器或负载）上的实际电压。 演示实验：端电压与外电阻的关系 用多媒体展示系统展示教材图4-29。 按照图中所示的电路图连接电路。改变外电路的电阻，观察端电压怎样随着外电阻的改变而改变。 提问：同学们观察到端电压与外电阻有什么关系？ （可能有同学能发现其中的规律。） 教师总结：实验表明：当外电阻增大时，电流减小，端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，端电压减小。 这是因为：当外电阻R增大时，电路中的电流I减小，内阻上的电压IRi也减小，因为端电压U = E－IRi，所以U增大，即端电压随外电阻的增大而增大；当外电阻R减小时，电路中的电流I增大，内阻上的电压IRi也增大，由U = E－IRi可知端电压减小，即端电压随外电阻的减小而减小。 用多媒体展示仪展示教材图4-30。 汽车蓄电池组的简化供电电路如图所示。只打开车灯时，车灯正常发光。当汽车启动时，启动电动机的电路接通。由于启动电动机和车灯是并联的，因此，外电阻减小，使得外电路的端电压减小，导致车灯变暗。汽车发动以后，启动电动机停止工作，外电阻恢复原大小，端电压回升，车灯便恢复正常亮度。 回应本节前的问题： 每天天黑以后，几乎每个家庭都会打开电灯、电视等用电器，而这些用电器都是并联在电路中的，因此电路中的外电阻减小，端电压降低，所以，此时电灯发出的光较暗。而到了深夜，很多用户休息了，用电器减少了，外电阻增大，端电压升高，所以，电灯发出的光变得较亮。 用多媒体展示仪展示教材图4-31。 知识扩展：当电路如图所示断开时，外电阻R变为无限大，这种情况称为断路。 断路时，电路中的电流I为0，内阻上的电压IRi也为零，端电压U就等于电源的电动势E。我们可把电压表直接接在电源两极来测量电源的电动势。由于电压表的电阻很大，电路中的电流I会很小，内阻上的电压IRi也很小，所以，电压表此时测得的端电压U可认为等于电源的电动势E。 用多媒体展示仪展示教材图4-32。 当外电路如图所示连接时，外电阻等于零，这种情况叫作短路。 短路时，电路中的电流很大，，端电压U等于零。一般情况下，电源的内阻都很小，铅蓄电池、镍氢电池、锂电池等的内阻只有0.005～0.1 Ω，即使是普通的新干电池，内阻也不到1 Ω。因此短路时电流很大，不但会烧坏电源，还可能引起火灾。因而平时绝不允许将一根导线或电流表直接接在电源两极上。大功率发电机的供电电路，由于电动势很大，短路时的电流会达到很大数值，可能烧毁发电机。所以，为防止这类事故，应在电路里安装保护装置（如熔断器）。 例题1 已知电源电动势E = 1.5 V，内阻Ri = 0.20 Ω，外电阻R = 2.8 Ω。求：电路中的电流和端电压各是多少？ 解 根据全电路欧姆定律，电路中的电流为 端电压为 U = E－IRi =（1.5－0.50×0.20）V = 1.4 V 用多媒体展示仪展示教材图4-33。 例题2 在图4-33中，R1 = 8.0 Ω，R2 = 5.0 Ω。当单刀双掷开关S扳到位置1时，测得电流I1 = 0.20 A；当S扳到位置2时，测得电流I2 = 0.30 A。求：电源电动势E和内阻Ri各是多少？ 解 根据全电路欧姆定律，得 E＝I1 R1 + I1 Ri E＝I2 R2 + I2 Ri 代入数据，得 E＝0.20×8.0 + 0.20Ri E＝0.30×5.0 + 0.30Ri 解方程，得 Ri＝1.0 Ω E＝1.8 V 这也是实验室中常用的测量电源电动势和内阻的方法。 学生观看图片 学生思考并尝试回答 板书 板书 学生思考不需要回答 板书 学生观看 板书 学生回答 板书 学生观看 板书 板书 板书 板书 板书 板书 学生观看 学生观察 学生回答 板书 学生观看 学生观看 板书 学生观看 板书 板书 学生观看 板书
小 结 全电路欧姆定律 1．电动势 电源就是一种把其他形式的能转化为电能的装置。 电动势是描述电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。 电动势E的SI单位是V（伏）。 2．全电路欧姆定律 全电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。这个规律叫作全电路欧姆定律： 端电压 U＝IR 端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小。 回顾本节知识；体会思考方法；感受情感态度
随 堂 练 习 练习4-4 1．答 电动自行车的电池主要有铅蓄电池和锂电池两种。铅蓄电池的电动势主要有12 V、24 V、36 V、48 V等多种，锂电池的电动势主要有24 V、36 V、48 V等多种。 2．解 由全电路欧姆定律，得电路中的电流 端电压 3．解 由题意知，电源的电动势E = 2.0 V。合上开关S时，电路中的电流 电源的内阻： 思考并回答
课 后 作 业 练习4-4 4．解 根据全电路欧姆定律，得 E＝U1 + I1 Ri E＝U2+ I2 Ri 代入数据，得 E＝1.98 + 0.20Ri E＝1.96 + 0.40Ri 解方程，得 Ri＝0.1 Ω E＝2.0 V 要求学生独立完成

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