第十一章《電路及其應(yīng)用》學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)一：如何讓我們的模型亮課堂教學(xué)：【任務(wù)情境】一個(gè)溫馨的建筑模型中總是離不開柔美的燈光氛圍?，F(xiàn)有一個(gè)充滿電的電容器和一個(gè)電池組分別給燈光電路供電。請(qǐng)你觀察兩種不同電路下，小燈泡的明暗情況。嘗試分析其中的原因，找到使燈泡一直明亮的方法?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)一】導(dǎo)體內(nèi)持續(xù)電流是怎么產(chǎn)生的教師活動(dòng)：組織學(xué)生交流和討論。情境一：有A、B兩個(gè)導(dǎo)體，分別帶正、負(fù)電荷。兩者之間連接一條導(dǎo)線。提問1：導(dǎo)線中是否存在運(yùn)動(dòng)？你能否詳細(xì)描述這個(gè)運(yùn)動(dòng)從開始到結(jié)束的過程？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：存在自由電子的定向移動(dòng)。從導(dǎo)線連接開始到A、B之間電勢(shì)差消失，兩者成為等勢(shì)體時(shí)結(jié)束。提問2：若想要這個(gè)運(yùn)動(dòng)不停止，需要保持怎樣的條件？進(jìn)行怎樣的操作呢？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：需要保持A、B之間的電勢(shì)差不消失。在電路中連接一個(gè)裝置，能夠不斷將A上的電子取走，補(bǔ)充給B。提問提示：如何讓A、B之間的水流不斷？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：在A、B之間添加一個(gè)抽水裝置，將B的水運(yùn)輸?shù)紸中。教師引導(dǎo)提升：能夠不斷從A取走電子，補(bǔ)充給B，使A、B始終帶一定數(shù)量的正、負(fù)電荷的裝置是電源。A、B是電源的兩個(gè)電極。學(xué)生討論總結(jié)：形成持續(xù)電流的必要條件是電路中有電源。通過電源來搬運(yùn)電荷，從而保證兩極板間始終存在電壓。設(shè)計(jì)意圖：從物理學(xué)恒定電場(chǎng)這一部分內(nèi)容出發(fā)，分析導(dǎo)體內(nèi)持續(xù)電流是怎么產(chǎn)生的這個(gè)問題，形成關(guān)于電源這個(gè)物理裝置的基本認(rèn)識(shí)。整個(gè)過程是以學(xué)生了解的抽水裝置做類比，進(jìn)行科學(xué)的推理，從而得出結(jié)論的過程?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)二】恒定電流是怎么形成的教師活動(dòng)：組織學(xué)生交流和討論。情境二：黃果樹瀑布在打邦河流域的白水河段上，河水由北向南，到達(dá)黃果樹時(shí)，河床出現(xiàn)一個(gè)大的縱坡裂點(diǎn)形成黃果樹瀑布，水流經(jīng)瀑布后向西繞行一個(gè)近似半圓的弧形，弦長(zhǎng)500米，向西凸出300米，到達(dá)水刮沖以下的螺絲灘頭，恢復(fù)由北向南的流向。瀑布寬101米，高77.8米。提問1：情境二中，若把瀑布下方這個(gè)半圓的弧形區(qū)域看做水潭，請(qǐng)分析其中的水和總水量的變化？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：水是在不停流動(dòng)的，但總水量大致不變。提問2：情境二中，是否所有的水都按照完全相同的方向流動(dòng)？若遇到凸起的石塊會(huì)發(fā)生什么呢？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：不是完全相同。若遇到石塊會(huì)改變方向，但總體的流向是一定的。情境三：分析表明，A、B周圍空間的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。這些電荷處于不停的運(yùn)動(dòng)之中，有的流走了，又有另外的來補(bǔ)充。提問1：類比情境二的內(nèi)容和分析過程，嘗試分析情境三中的電場(chǎng)分布的變化情況，自由電荷的運(yùn)動(dòng)情況以及當(dāng)運(yùn)動(dòng)的自由電荷遇到導(dǎo)體中不動(dòng)的粒子時(shí)會(huì)發(fā)生什么呢？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：電場(chǎng)分布大致不變。但自由電荷的運(yùn)動(dòng)情況并不完全相同。若運(yùn)動(dòng)的自由電荷遇到不動(dòng)的粒子會(huì)發(fā)生碰撞，但大部分的自由電荷會(huì)形成定向移動(dòng)，且平均速率不隨時(shí)間變化。教師引導(dǎo)提升：像這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)，叫做恒定電場(chǎng)。恒定電場(chǎng)的基本性質(zhì)與靜電場(chǎng)相同。提問2：若是在情境三中串聯(lián)一個(gè)電流表，請(qǐng)你猜測(cè)電流表的指針有什么變化？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：指針會(huì)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，然后保持不變。教師引導(dǎo)提升：我們把大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流叫做恒定電流。同時(shí)，我們把正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向。設(shè)計(jì)意圖：選用我國著名景點(diǎn)黃果樹瀑布為現(xiàn)實(shí)情境，通過分析現(xiàn)實(shí)中的水潭和水流，類比學(xué)習(xí)電路中的恒定電場(chǎng)和恒定電流部分內(nèi)容。學(xué)生能夠在事實(shí)和科學(xué)的推理論證中獲得知識(shí)并嘗試運(yùn)用，在學(xué)習(xí)的同時(shí)也能鍛煉其本身的思維和邏輯。本任務(wù)中對(duì)恒定電場(chǎng)的引入是對(duì)靜電場(chǎng)的一個(gè)補(bǔ)充延伸，更加完善了學(xué)生對(duì)電場(chǎng)這一物質(zhì)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)學(xué)生會(huì)在這里感受動(dòng)態(tài)平衡的意義?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)三】怎樣定量描述電流的強(qiáng)弱教師活動(dòng)：組織學(xué)生交流和討論。情境四：長(zhǎng)江是世界水能第一大河，第三長(zhǎng)河。長(zhǎng)江之上有世界最大的水利發(fā)電工程：三峽大壩。其中的導(dǎo)流明渠全長(zhǎng)3410米，是三峽工程的主要項(xiàng)目。在這個(gè)位置上，江水流量可超過2萬立方米/秒。提問1：請(qǐng)同學(xué)們通過單位嘗試分析江水流量的計(jì)算方法。并嘗試能否用類似的方法來表示電流的強(qiáng)弱？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：一定時(shí)間內(nèi)通過河流某一過水?dāng)嗝娴乃黧w積，稱為江水流量。類比而言，一定時(shí)間內(nèi)通過某一橫截面的電荷量，可代表電流的強(qiáng)弱。提問2：當(dāng)導(dǎo)體中既有正離子，又有負(fù)離子做定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過某橫截面的電荷量為多少？請(qǐng)思考并完成電流部分知識(shí)結(jié)構(gòu)的梳理。預(yù)測(cè)學(xué)生回答：若正離子電荷量為，負(fù)離子電荷量為，則通過橫截面的電荷量。學(xué)生討論總結(jié)：電流①定義式：②單位：國際單位：安培（A）

常用單位：毫安（mA）、微安（μA）③物理意義：表示電流的強(qiáng)弱程度設(shè)計(jì)意圖：從定性分析到定量計(jì)算是物理學(xué)習(xí)的重要過程。這部分學(xué)習(xí)任務(wù)中我們運(yùn)用所學(xué)的單位制知識(shí)對(duì)江水流量這一名詞的單位進(jìn)行分析，并類比得出電流這一物理量，整個(gè)過程符合學(xué)生的發(fā)展思維，同時(shí)鍛煉他們科學(xué)分析、科學(xué)推理、科學(xué)論證的能力?！緦W(xué)習(xí)小結(jié)】教師：組織學(xué)生回答一開始的任務(wù)情境中的問題。參考答案：用電容器供電，小燈泡會(huì)亮一下之后熄滅。用電池組供電，小燈泡會(huì)一直明亮。這是因?yàn)殡娙萜鳠o法維持穩(wěn)定的電勢(shì)差，而電源能將電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極，以維持穩(wěn)定的電勢(shì)差，形成恒定電場(chǎng)，促使恒定電流的產(chǎn)生，使燈泡一直明亮。【學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)自測(cè)】1.下列關(guān)于電源和電流的說法正確的是（

）A.因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢量B.通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大C.電源是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的裝置D.電源能把自由電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極答案：D解析：電流有方向，但不能按照平行四邊形定則進(jìn)行計(jì)算，所以不是矢量。根據(jù)電流定義式可知，當(dāng)時(shí)間一定時(shí)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大。電源是供電裝置，是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.某電解池中，若在2s內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某橫截面，