电源和电流教学设计

驻马店市2017年优质课评选 高中物理选修3-1第二章恒定电流电源和电流教学设计泌阳一高 董俊峰一、教材分析学生在学习了第一单元的静电场，对电场力做功，电势能的变化已经有了已经有了较深刻的认识，此刻不失时机的引导学生认识恒定电场，是符合学生心里特点。教材首先利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况，然后引导学生分析恒定电场形成的过程，并引出了电源和恒定电流的定义，和物理意义。教师引导学生分析思考，这样更能激发学生的求知欲和学习物理的兴趣。用上一章学过的电场知识入手，分析、讨论问题，有效地将“场”和“路”的知识相联系，有利于培养学生不断用学到的知识分析、解决实际问题的意识和能力 二、教学目标1、知识与技能：（1）了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。初步体会动态平衡的思想 （2）理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流（3）经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系 2、过程与方法：在理解恒定电流的基础上，会灵活运用公式计算电流的大小。3、情感与价值观：通过本节对电源、电流的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。三、教学重点、难点重 点： 1、理解电源的形成过程及电流的产生。 2、会灵活运用公式计算电流的大小难 点： 1、电源在电路中作用； 2、导体中的恒定电场的形成3、区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念 易错点：在电解液导电时，忽视正、负离子反向移动对电流的贡献而导致错解 四 学情分析 恒定电流是研究电场的又一跨越，学生具备静电场的基础知识是学习恒定电场的基础和保证，学生参与了静电场的学习中，对电场研究有了重要性的一定认识，既充满期待，但是静电场的电势能，电场力做功，让学生觉得知识有些凌乱，因此，课堂教学中，可以采用教师引导学生分析，学生主动思考，师生共同总结（最好是教师先听学生的总结，再加以点评，这样既能发散学生的思维，调动学生的积极性，活跃课堂气氛，又能减少学生学习物理的恐惧感。五、教学方法 探究、讲授、讨论、练习六、教具准备 投影片，多媒体辅助教学设备七、教学过程教师活动：为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光？通过现象对比，激发学生的求知欲。调动学生的学习积极性。过渡：要回答这个问题，就要从电源的知识学起。一电源【探究问题】：(1)电流是怎样形成的？教师：（投影）教材图2.11，（如图所示）分别带正、负电荷的A、B两个导体球，它们的周围存在电场。如果用一条导线R将它们连接起来，分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化？最后，A、B两个导体球会达到什么状态？R中出现了怎样的电流？学生活动：在教师的引导下，分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差的变化情况。认识到，最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态。理解导线R中的电流只能是瞬时的。【探究问题】(2) 怎样才能形成持续的电流？（让学生思考回答电源）类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图21，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的水流呢?让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。归纳： 电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）探究结论：形成电流的条件 （1）存在自由电荷 金属导体自由电子 电解液正、负离子（2）导体两端存在电压电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流板书：电源的定义一、电源1（1）电源的定义：电源是不断把负电花从正极搬运到负极从而维持正负极之间一定电势差的装置电源的作用：电源的作用就是移送电荷，维持电源正、负极间有一定的 电势差，从而保持电路中有持续电流电源在内部能把 电子 从正极A搬运到负极B【探究问题】(3)恒定电场？【过渡】在有电源的电路中，导线内部的电场强度有何特点呢？二导线中的电场：教师放投影：如图所示介绍图中各部分的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究，如图所示。教师引导学生讨论导线中的电场将如何变化，最终又会达到怎样的状态。要把思维的过程展现给学生。导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。通过教师讲解让学生明确：恒定电场中的“恒定”的意义是相对静电场而言的，其本质为动态平衡。探究结论：恒定电场由稳定分布的电荷所产生的稳定电场。恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流（为什么？）。【探究问题】（4）电流既有方向也有强弱。怎样描述电流的强弱程度？电流的强弱就用电流这个物理量来描述。三电流（标量）探究结论：电流（标量）（1）概念：电荷的定向移动形成电流。（2）电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。（3）定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。定义式：（4）单位：安培（A），1 A =103mA = 106A（5）电流的种类 直流电：方向不随时间而改变的电流。直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。 交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。【探究问题】（5）如何用微观方法表示电流？ 电流的微观表示：I=Q/t=nvqS取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？学生活动：引导学生推导老师归纳：Q=nV=nvtSq I=Q/t=nvqS 这就是电流的微观表示式。【典例分析】例题1 已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？变式训练 ：如图所示，耀眼的闪电和震耳的雷鸣有时会使树木、房屋受到严重破坏，在一次雷电中，在0.1s时间内有30C电荷从一个云层移到另一个云层，则平均电流为_。易错点：案例：如上图所示的电解液接入电路后，在t时间内有n1个一价正离子通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则以下关于通过该截面的电流的说法中，正确的是()电流微观表达式的应用例2横截面积为S的导线中通有电流I，已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t 内通过导线横截面的电子数是()例题2教材42页例题【师生互动】：讨论，如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？通过例题分析让学生把电流与导线内自由电子的定向移动的速率联系起来，同时说明定向移动的速率和在导线中建立电场的速率是两个不同的概念。【探究问题】（6）既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？ 【探究结论】 6、三种速率： （1）电流传导速率等于光速：电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流 。（对整体而言） （2） 电子定向移动速率：其大小与电流有关 ，一般每秒为105 m的数量级。（对每个电子而言）（3） 电子热运动速率：任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常情况为每秒几百米。四、反思总结、当堂检测让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。【检测反馈】1、关于电流的方向，下列叙述中正确的是（ ）A金属导体中电流方向就是自由电子定向移动的方向B在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向不能确定C不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同 2、某电解质溶液，如果在1 s内共有5.01018个二价正离子和1.01019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？【板书设计】 课题1 电源和电流一、电源：使电路中保持连续的电流，能把电子从A搬运到B的装置P就是电源。二、恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。三、恒定电流：恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流电流的定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。用I表示电流。电流的定义式：电流的微观表达式：I=nvqS 单位：安培（A）毫安（mA）和微安（A）。它们之间的关系 1mA=10-3A； 1A=10-6A共7页 第7页