新人教版必修第三冊第十一章：電路及其應用第一節(jié)：《電源和電流》教學設計新?！峨娫春碗娏鳌方虒W設計

一、教學目標物理觀念：（1）明確電源在直流電路中的作用，了解導線中的恒定電場的建立

（2）知道電流的定義及單位、方向的規(guī)定，理解恒定電流的概念(3)理解電流形成的微觀實質并學會推導電流的微觀表達式（難點）2、科學思維：了解對比實驗，類比思想在物理探究中的應用。3、科學探究通過觀察演示實驗、能夠體驗科學探究的過程，提煉出實驗結論，并能用合適的語言將其與同學分享交流。4、科學態(tài)度與責任：通過本節(jié)對電源、電流的學習，培養(yǎng)將物理知識應用于生活和生產實踐的意識，勇于探究與日常生活有關的物理問題。通過廢舊電池對壞境的污染，喚醒保護環(huán)境的意識。二、教學重點、難點1、理解電源的形成過程及電流的產生。2、會靈活運用公式計算電流的大小。三、教學方法探究、講授、討論、練習四、課前準備電路板，多媒體輔助教學設備五、課時：一課時六、教學過程教師活動學生活動設計意圖實驗引入1.利用電容器給二極管供電操作：先給電容器充電，再用二極管給電容器供電。2.利用干電池給二級管供電操作：直接用電源給二極管供電。二、合作探究、精講點播【過渡】要回答這個問題，就要從電流的知識學起。（一）、電源知識回顧：1.什么是電流2.電子熱運動形成電流嗎？3.如何使上圖自由電子定向移動？4.總結：形成電流的條件（1）存在自由電荷（2）導體兩端存在電壓【過渡】我們用電流的知識分析實驗一的現(xiàn)象探究一：持續(xù)電流的形成投影：教材圖11.1－1，（如圖所示）

__分別帶正、負電荷的A、B兩個導體球，分別代表電容器的兩個極板。如果用一條導線R將它們連接起來。1.提出問題：從電流產生的條件分析，導線中是否有電流？這個電流能否持續(xù)？分析原因2.類比水流投影連通器（無抽水機）提出問題水流形成的原因水流能持續(xù)嗎？可以采用什么辦法形成持續(xù)的水流？利用抽水機3.類比思維：怎樣產生持續(xù)的電流提問：結合形成持續(xù)水流的條件，分析思考如何能形成持續(xù)的電流？如果在AB之間接上一個裝置P，它能把經(jīng)過R流到A的電子取走，補充給B，使AB始終保持一定數(shù)量的正、負電荷，情況會怎樣呢？投影：電源的定義及作用投影：生活中的電源投影：手機電池的銘牌，展示禁止亂丟的圖標。視頻展示：廢舊電池的危害【過渡】在有電源的電路中，導線內部的電場強度有何特點呢？（二）、導線中的電場探究二：導線中的電場投影：圖片（如圖所示）【說明】圖中各部分的意義，取出圖中方框中的一小段導線及電場線放大后進行研究，如圖所示。

【分析】：導線中的電場是兩部分電荷分布共同作用產生的結果，其一是電源正、負極產生的電場，可將該電場分解為兩個方向：沿導線方向的分量使自由電子沿導線作定向移動，形成電流；垂直于導線方向的分量使自由電子向導線某一側聚集，從而使導線的兩側出現(xiàn)正、負凈電荷分布。其二是這些電荷分布產生附加電場，該電場將削弱電源兩極產生的垂直導線方向的電場，直到使導線中該方向合場強為零，而達到動態(tài)平衡狀態(tài)。此時導線內的電場線保持與導線平行，自由電子只存在定向移動。因為電荷的分布是穩(wěn)定的，故稱恒定電場。

【過渡】：在恒定電場中自由電荷會受到電場力的作用，而發(fā)生定向運動，從而形成電流。在恒定電場的作用下，自由電荷的速率會一直增大嗎？電流會一直增大嗎？結論：自由電荷定向移動會受到阻力，結果是大量自由電荷定向移動的速率不隨時間變化。（三）、恒定電流1．恒定電流定義：電流的大小和方向都不變，這樣的電流成為恒定電流。探究三：如何描述電流的強弱提問：電流和水流相似，我們討論一下如何描述水流的強弱？結論：相同時間內流出的水量提問：是否可以用相同的辦法描述電流的強弱？2.電流（1）定義：物理上把通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用的時間t的比值稱為電流。用I表示電流。（2）表達式：（3）單位：安培（A）其他單位：mA、μA【提問】1A的物理意義是什么？（4）方向：正電荷定向移動的方向討論：若是負電荷定向移動電流的方向如何？電流是標量還是矢量？為什么？【過渡】：我們知道電流過大可能會對人體造成傷害，下面我們了解一下關于電流于安全的小知識。投影：小知識：電流與安全1.電流對人體的危害程度與通過人體的電流強度、通電持續(xù)時間、電流的頻率、電流通過人體的部位、觸電者的身體狀況以及環(huán)境等多種因素有關。2.行業(yè)規(guī)定安全電壓為36V，安全電流為10mA。3.能引起人感覺到的最小電流值稱為感知電流，交流為1mA，直流為5mA。4.人觸電后能自己擺脫的最大電流稱為擺脫電流，交流為10mA，直流為50mA5.在較短的時間內危及生命的電流稱為致命電流，如100mA的電流通過人體1s可足以使人致命?！具^渡】：希望同學們能夠規(guī)范使用用電器，注意用電安全。下面我們從微觀角度研究下影響電流大小的因素。（四）電流的微觀表達式

探究四：電流的微觀表達式1.建立模型一段粗細均勻的導體長為l，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v，設導體的橫截面積為S，導體每單位體積內的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為e。求電流。2.理論推導AB導體中的自由電荷數(shù)總電荷量所有這些電荷通過橫截面所需要的時間故導體AB中的電流

探究五：自由電子定向移動的速率一截面積S=1mm2的銅導線,通過的電流I=1A,已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,電子的電量e=-1.6×10-19C,可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子.求銅導線中自由電子定向移動的速率【過渡】我們比較下三種速率投影：區(qū)分三種速率

電子定向移動的速率約10-5m/s，電場的傳播速率3×108m/s.電子熱運動的平均速率105m/s討論：電流的傳導速率，是上述速率中的哪個呢？怎樣解釋？電場傳到的時刻就是電荷定向移動的時刻

（四）反思總結、1.產生電流的條件是2.恒定電流3.電流的大小、單位、方向4.電流的微觀表達式（五）當堂檢測1.如圖所示，在1價離子的電解質溶液內插有兩根碳棒A和B做為電極，將它們接在直流電源上，于是溶液里就有電流通過。若在t秒內，通過溶液內截面S的正離子數(shù)為n1，通過的負離子數(shù)為n2，設基本電荷為e，則以下說法中正確的是()A.正離子定向移動形成的電流方向從A—B，負離子定向移動形成的電流方向從B.溶液內由于正、負離子移動方向相反，溶液中的電流抵消，電流等于零C.溶液內的電流方向從A—B，電流D.溶液內的電流方向從A—B，電流2.假設氫原子核外電子繞原子核做勻速圓周運動的軌道半徑為r，線速度的大小為v，電子質量為m，電子和質子的電荷量數(shù)值均為e，則電子運動形成的等效電流為？解析：將時間取為核外電子圓周運動的一個周期T，則：觀察兩幅電路圖，觀察實驗現(xiàn)象。比較差異。

思考討論

討論回答觀看視頻，反思。思考：在靜電場中所學的電勢、電勢差及其與電場強度的關系等，在恒定電場中還是否適用呢？

傾聽、理解

回答:不會增大

討論，尋找方法回答：I=回答：國際單位制中，電流的單位是安培，簡稱安，符號是A。電流的常用單位還有毫安（mA）和微安（μA）。它們之間的關系1mA=10-3A；1μA=10-6A回答：如果在1s內通過導體橫截面的電荷量是1C，導體中的電流就是1A。即1A=1C/s

學生根據(jù)提示先推導后聽老師分析，加深理解。

分析演練

閱讀分析討論認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來。了解電解液中電流的形成與計算通過現(xiàn)象對比，激發(fā)學生的求知欲。調動學生的學習積極性。培養(yǎng)、鍛煉學生的思維能力。通過學生回答，發(fā)表見解，培養(yǎng)學生語言表達能力。

復習學生初中所學知識，分析電流產生的力學原因引導學生討論導線中的電場將如何變化，最終又會達到怎樣的狀態(tài)。要把思維的過程展現(xiàn)給學生。類比生活常見的連通器，找出形成持續(xù)電流的方法。

激發(fā)社會責任通過師生分析，建立起恒定電場的概念。引導學生理解電荷的“穩(wěn)定分布”是一個動態(tài)平衡的過程，不是靜止不變的。

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教師引導學生分析題意，構建物理模型，培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力。

讓學生了解自由電子定向移動的速率很慢！通過對結論的討論，深化對物理概念和規(guī)律的理解加深對電流的認知《電源和電流》學情分析學生在初中已經(jīng)了解了電流的相關知識，也熟悉生活中常見的電源。思維方面，學生已經(jīng)基本掌握了學習物理的思維方法，如對比分析、抽象思維想象等。又剛剛結束了靜電場的學習，對靜電場和導體靜電平衡的知識有一定的認知，對電場研究的重要性有所了解。可以說學生具備了學習本節(jié)的理論基礎和學習能力。恒定電流是研究電場的又一跨越，學生對此充滿期待！但是靜電場的電勢能，電場力做功，比較抽象。學習時間又比較短，學生的熟練程度還不夠，讓學生覺得知識有些凌亂，有些擔憂。另外，本班的同學物理基礎偏弱，對物理規(guī)律的接受慢些。因此，課堂教學中，可以采用教師引導學生分析，學生主動思考，師生共同總結點，這樣既能發(fā)散學生的思維，調動學生的積極性，活躍課堂氣氛，又能減少學生學習物理的恐懼感。效果分析本節(jié)知識難度不大，整體效果較好。關于創(chuàng)設情境。上課開始時，展示對比實驗：電容器給二極管供電，電源給二極管供電。一個閃亮一下，一個持續(xù)發(fā)光。引出本節(jié)課的主題---如何產生持續(xù)的電流，引發(fā)學生的興趣。效果好。

關于電源的作用，類比水循環(huán)。抽水機抽水，電源搬運電荷。學生易于接受。有關電流的微觀表達式，按教材處理的方式。先建模，引導學生推導，教學效果尚可。為了比較三種速率，以銅導線中的電流具體分析，得到自由電子定向移動的數(shù)量級，與另外兩種速率比較，分析得出電流傳導到速率等于電場建立的速率。雖然效果較好，但耗時較多，應設法簡化。電源重金屬的污染，通過視頻展示，對同學們觸動很大，激發(fā)了保護環(huán)境的責任感。

《電源和電流》教材分析本節(jié)課是新人教版髙中物理必修三第十一章第一節(jié)《電源和電流》。本節(jié)的主要內容為電流的產生與描述。從課題來看，是學生在初中已經(jīng)學過的知識；但是從對教材的分析來看，這節(jié)課的很多內容，特別是對“電源”和“電流”的兩個概念的理解，上升到了理論的層次，特別是要用到學生在上一章《靜電場》中所學到的知識去對電源的作用和電流的形成重新認識。在教材上本節(jié)課的篇幅及內容相對較少，但是要求學生要從新的角度去理解他們已經(jīng)“知道”的東西，要求學生將剛學過的靜電場的知識和初中學過的關于電源和電流的知識統(tǒng)一起來，對學生的綜合應用能力的要求比較高。教材首先分析導體內持續(xù)電流的如何產生，又分析恒定電流產生的原因，進而說明如何描述電流的強弱。最后從微觀角度解釋電流的大小。教材的難點是恒定電流的產生，從受力情況進行突破。教材由閃電和燈泡發(fā)光引入，貼近生活。利用學生已經(jīng)學過的等勢體上電荷的分布和轉移情況，然后引導學生分析恒定電場形成的過程，并引出了電源和恒定電流的定義和物理意義。教材引導學生分析思考，這樣更能激發(fā)學生的求知欲和學習物理的興趣。本節(jié)內容安排第一單元的靜電場之后，教材之前對電場力做功，電勢能的變化已經(jīng)有了深入的介紹，此刻不失時機的進行認識恒定電場的學習，符合循序漸進的認知規(guī)律。電流概念是整個電路部分的基礎內容。從電流延伸到電阻、電功率，電熱、電動勢及電路的基本規(guī)律。學好這節(jié)課，對后續(xù)學習意義重大。電源和電流對點訓練1.如圖所示是通有恒定電流的某段導體。在5s內有10C的負電荷向右通過橫截面A，則導體內電流的大小和方向分別是(

)A.

2A、向右

B.

2A、向左

C.

50A、向右

D.

50A、向左2.如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上帶有均勻的負電荷，每單位長度上電荷量為q，當此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為（

）A.

qvS

B.

QUOTEqvqv

C.

qv

D.

QUOTEqvsqvs3.如圖所示，解液中電流的計算若在時間t內各有n1個二價正離子和n1個二價負離子分別到負極和正極放電，那么電解液中的電流多大（

）電流大小為QUOTE2(n1+n2)e

B.

液內正、負離子反方向移溶動，產生的電流相互抵消電流大小為QUOTE4(n1+n2)e

D.

電流大小為QUOTE6(n1+n24.關于電流，下列說法中正確的是（

）A.

單位時間內通過導體橫截面的電荷量越多，電流越大

B.

電子運動的速率越大，電流越大

C.

單位體積內的自由電子數(shù)越少，電流越大

D.

因為電流有方向，所以電流是矢量5.有一隨身聽，電池給其供電的電流是8mA，其意義說明(

)A.

1min電池供給1C的電荷量

B.

1000s電池供給8C的電荷量

C.

1s電池供給8C的電荷量

D.

1min電池供給8C的電荷量6.氫原子的核外只有一個電子，設電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e，運動速率為v，求電子繞核運動的等效電