《闭合电路欧姆定律》
启发式教学设计
【教学目标】
1．知识目标。
（l）掌握闭合电路的欧姆定律；
（2）理解端压跟外电路的电阻的关系，理解断路和短路时的端压和电流；
（3）理解端压发生变化的根本原因。
2．能力和方法目标
（l）培养学生“发现问题，提出假设，实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学
思路和方法；
（2）通过学习，使学生会用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题。
【教学方法】
在教师指导下，师生共同探讨的启发式教学。
【教学器材】
电压表、电阻箱、电键、电池组、J1203型蓄电池、导线等各 24组。新电池两节，内阻较大
的电池一组（电动势为 9V以上），灯泡若干，演示用电压表，保险丝，导线若干，单刀
双掷开关，投影仪等。
【教学过程】
1．引入新课
师：如图 1电路，将电压表接在电源两端，从电压表上读出的是什么？
生：电源电动势。
演示实验：测电源电动势并观察灯泡亮度。
师：出示图 1装置示教板，简介实验装置，分别开关打向 1和 2，让学生通过电压表的
实物投影读电源 1E 和 2E 的电动势。
生： VE 31 ， VE 92 。
师：（将电压表换接成小灯泡，开关接 1时。小灯泡很亮，几乎发白光）问：开关接 2
时，会发生什么情况？
生：（猜测）：①烧毁，②更亮。
师：（开关接通 2，小灯泡还不如接 1时亮。）
生：（哗然，形成强烈反差）
师：学习了闭合电路欧姆定律后，我们就能解释这一实验现象了。
2．新课教学
2．l闭合电路欧姆定律的数学表达式（在教师的启发下，引导学生完成）
师：什么样的电路叫闭合电路呢？
生：由电源和用电器组成的完整电路。
师：电源有哪些重要的参量？
生：电源电动势和内阻。
师：（出示图 2的动画电路）闭合电路中，流过内电路和外电路的电流有什么关系？
生：相等。
师：电源的电动势与端压（外电压）、内电压之间的关系是怎样的？
生：E=U=U′。
师：现设通过电路的电流强度为 I，外电路的电阻为 R电源电阻为 r，根据欧姆定律，
可以把上式进一步写成怎样的形式？
生：根据欧姆定律，外电压 U′=IR，内电压 U′=Ir，代入 E=U+U′，可以得出：
E=IR+Ir。。
师：如果我们要探讨电路里的电流强度 I跟哪些因素有关，有什么关系，还需要把公
式改变成怎样的形式？
生：可以改写成： rR
EI 。
师：好，这就是闭合电路欧姆定律的数学表达式。它表示：闭合电路中的电流，跟电源
的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。在公式中，R的含义是什么？
生：外电路的总电阻。
师：对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，会引起电路电流的变化，I随 R会
发生怎样的变化？
生：由公式知，R变大则 I减少，R变小则 I增大。
师：根据U=IR，R变大时端压（外电压）会随之发生怎样的变化呢？
生：（猜测。有人说变大，有人说变小）
师：请两个学生介绍判断的过程和依据。（暂时不做评价，由“实践是检验真理的标
准”过渡到学生实验上来。）
2．2探讨U随 R变化的规律
学生实验：探讨U随 R变化的规律
师：如果给你一个电源，一个电键，一个电压表，一个电阻箱，让你来探讨外电压 U
随外电阻 R变化的规律，你该怎样设计电路？请画出电路图。
生：（画电路图）
师：（讲评学生所画电路，指导学生进行实验）
生：（出示实验数据记录，得出结论）端压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减少
而减少。二者变化的趋势相同。
师：能否根据闭合电路欧姆定律从理论上分析为什么会发生这样的变化？
生：（讨论，在教师诱导下得出）
UUEUUIrUIrR
EI
R '''
UUIR '
师：刚才我们通过实验和理论探讨了端压随外电阻变化的规律，得出了上述结论。请大
家再思考，当外电阻很小时，会发生什么情况呢？
生：外电阻减少到零时，会发生短路现象。
师：短路时的电流有多大呢？
生：（可能会说无穷大教师从电路电阻出发引导，使学生得出）短路时：R=0，I=E／
r，U′=E，U=0。
师：短路时的电流取决于 E，r。一般情况下，电源内阻很小，像蓄电池的内阻只有
0．005Ω－0．1Ω，所以短路时电流会很大，很大的电流会造成什么后果呢？
演示实验：保险丝熔断现象。
师：（出示示教板，简单向学生介绍电路的元件，先让电灯开始正常工作）大家说说，
怎样的外电路才算短路呢？
生：将电键合上，使外电路的电阻 R=0。
师：（演示：合上电键，保险丝烧断起烟，小灯泡熄灭）保险丝烧断，说明短路时的
电流的确很大。如果没有保险丝，短路时很大的电流长时间通过电路，就可能损坏电源，甚
至酿成火灾。所以在实验操作中和日常生活、生产中要注意避免短路，也不能图方便用铜丝
替代保险丝。那么，怎样使电路恢复正常呢？
生：（教师引导）先排除故障，再换保险丝。
师：当外电阻很大时，又会发生什么现象呢？
生：（引导学生类比得出）断路。
断路时：R→∞，I=0，U′=0，U=E。
师：电压表测电动势就是利用了这一道理．通过前面的讨论，我们对 U随 R变化的规
律有了了解，但在讨论中都是以电源的 E、r不变作为前提的。如果有两个电源，它们的内阻
不同，端电压随外电阻的变化有什么区别呢？
2．3U随 R变化的根本原因
学生实验：探究内阻不同时U随 R变化的特点（电路如图 3）。
师：现有四节干电池组，电动势约 6V，内阻阻值大约在 0．5Ω－2Ω之间；有一个蓄
电池组，电动势约 6V，内阻大约在 0．005Ω－0．1Ω之间。请大家再做实验，比较这两个
电源U随 R变化的特点。
生：（实验操作，教师巡回指导）
实验结论：内电阻很小的电源，端电压随外电阻的变化不明显。
师：大家推测一下，当电源内电阻为零时，外电压还随外电阻的变化而变化吗？
生：不随。
师：能否理论推导一下？
生：r=0，无论 I如何变化，U′=Ir=0，故U=E－U′=E不变。
师：内电阻等于零的电源叫理想电源，它的端压是不定值，不随外电阻的变化而变化，
初中讨论的都是这样的电源。可是，实际的电源都有内阻。正是由于 r≠0，才导致U随 R的
变化。可见，U随 R变化的根本原因是……
生：r≠0。
3．规律应用演示实验：（装置见图 5）
师：（简单介绍实验装置，电源为 6V干电池组）逐个合上电键，灯泡的亮度会不会
发生变化？
生：（讨论，看法不一）
师：（实验。结果发现接入电路中的小灯泡亮度逐渐变暗。）怎样解释看到的现象？
生：随着灯泡逐渐接入，外电路的总电阻逐渐减小，外电路的端压逐渐减小，由
RUP /2 知，灯泡消耗的实际功率逐渐变小，灯泡亮度变暗。
师：（改用蓄电池作电源，再做上述实验，结果发现灯泡亮度几乎不变）
生：蓄电池内阻很小，外电路电阻变化时，端压变化非常小，灯泡消耗的实际功率变
化很小，因而亮度几乎不变。
师：这一现象再次说明了……
生：内电阻不为零是端压变化的根本原因。
师：请大家思考，开始上课时做的演示实验为什么会出现那样一个结果？
生：（讨论后得出）电源 2E 的内阻很大，比灯泡的电阻还要大，因此内阻分压也大，
第二次加在灯泡两端的外电压没有第一次的大。
师：你们的推理是否正确，实际测量一下就知道了。
演示实验：
师：（测图 1灯泡两端在电键按 1和 2两种情况下的端压。结果表明，第二次的端压小
于第一次）
生：（露出满意的笑容）
师：通过这节课的学习，我们解决了上一节课学习电动势时产生的“端压为什么会随
外电阻的变化而变”的疑问，得到了闭合电路的欧姆定律，搞清了端压变化的根本原因。在
本节课的学习中，有没有新的问题？
生：实验测量中发现，随着外电阻的增大，端压并不是一直增大的，这是为什么？
师：（表扬提问题的学生，引导大家讨论，然后解释）当外电阻大到一定程度时，由
闭合电路欧姆定律知，总电流极小，内电阻止的分压趋近于零，端压趋近于电源的电动势，
接近于发生了断路现象。
生：老师，你是怎样知道干电池和蓄电池的内阻的？
师：这个问题提的好。我们是在干电池组内阻大于蓄电池组内阻的前提下得出端压变化
的根本原因的，如果事实不是这样，则结论也就不成立了，这个问题留做课后思考，下节
课我们将通过实验来测定电源的电动势和内阻。实际上今天的课已经告诉了你一种测量方法
了……大家还有问题吗？
生：……
4．小结
4．l闭合电路欧姆定律是高中电学中的重要规律之一，要掌握其内容并会运用它分析
电流强度、端压随外电阻的变化规律。以及端压跟电流强度的关系。根据 I=E′（R+r）、U
′=Ir、U=E-Ir可知：
R↑→I↑→U′↑→U↓
R=0，I=E/r，U′=E，U=0（短路）
R↑→I↓→U′↓→U↑
R→∞，I=0，U′=0，U=E（断路）
4．2在初中讨论电路问题时，不考虑电源内阻。到了高中，有些问题常要考虑电源内
阻。路端电压随外电阻变化而变化，其根本原因是因为电源有内阻。我们关心路端电压的变
化情况，是关系到用电器能否正常工作的问题，这在实际应用中有现实意义。
5．布置作业（略）。
【教学设计说明】
1．闭合电路的欧姆定律在高中“恒定电流”一章中占有重要地位，这是一节承上启下
的课。在设计本节课时，我十分注意对学生科学素质的培养。在教学中实施素质教育的核心
是培养学生的创新精神和实践能力。对于中学生来说，创新精神主要体现在学生应具有创新
的意识，其直接的表现就是善于发现问题，善于提出问题。因此在课堂上应把主要精力放在
引导学生发现问题并寻找解决问题的途径上。根据上一节课中学生对端压会发生变化所产生
的疑问，我设计了本节课的教学流程，旨在通过学生的亲身实践，得到掌握知识、培养能力、
形成习惯的最终目的。在这节课的最后，还留给学生一段时间，让他们自己来提问题，并讨
论、解答，这也是出于培养创新意识的需要。
2．利用实验发现规律，利用实验验证结论是贯穿整个课堂教学的一条主旋律。本节课
一开始，就利用学生的日常生活经验与演示实验的矛盾巧设“悬念”，使他们的心理经历
了一次前科学意识与物理规律的强烈碰撞，求知欲望之火被迅速点燃，从而兴致勃勃地进
入了主动学习的“角色”。在教学活动中，一个个演示、学生实验不断地开后学生思维的
“阀门”，他们时而全神贯注，时而心领神会，在一系列“发现问题，提出假设，实验研
究，得出结论”的过程中，错误的前概念逐步被纠正，科学的物理规律在脑海里扎下了很。
物理教学活动的科学性和艺术性得到了有机的统一，科学美的教育也渗透在其中了。
3．探究U随 R变化的根本原因——内电阻不等于零是本节课教学过程中的一个难点，
教材上虽没有对此做出明确要求，但其重要性是不言而喻的。为了突破难点，在教学中设计
了一个学生实验，比较蓄电池和干电池端压随外电阻变化的特点，并注意启发学生根据实
验结果进行合理的外推，得出了 r=0时，U不随 R变化的结论．降低了教学难度，使学生
易于接受。
教学后记
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