高中物理 第二章 恒定電流 第一節(jié) 電源和電流示范教案 新人教版選修3-1

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1電源和電流教學(xué)分析學(xué)生在學(xué)習(xí)了第一單元的靜電場(chǎng)后，對(duì)電場(chǎng)力做功、電勢(shì)、電勢(shì)能的概念已經(jīng)有了較深刻認(rèn)識(shí)，此刻不失時(shí)機(jī)地引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)恒定電場(chǎng)，符合學(xué)生心理特點(diǎn)。教材利用學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)的等勢(shì)體上電荷的分布和轉(zhuǎn)移情況，引導(dǎo)學(xué)生分析恒定電場(chǎng)形成的過(guò)程，并引出了電源和恒定電流的定義和物理意義.教師引導(dǎo)學(xué)生分析思考，這樣更能激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)物理的興趣。教學(xué)目標(biāo)1讓學(xué)生明確電源在直流電路中的作用，理解導(dǎo)線中的恒定電場(chǎng)的建立.2知道恒定電流的概念和描述電流強(qiáng)弱程度的物理量-電流。3從微觀意義上看電流的強(qiáng)弱與自由電子平均速率的關(guān)系.4通過(guò)對(duì)電源、電流的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)會(huì)類比理解電動(dòng)勢(shì)，

2、培養(yǎng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問(wèn)題.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)及突破重點(diǎn)理解電源的形成過(guò)程及電流的產(chǎn)生,會(huì)靈活運(yùn)用公式計(jì)算電流的大小.本節(jié)課把電源與抽水機(jī)進(jìn)行類比解決了電源的作用這個(gè)難點(diǎn)。教學(xué)方法與手段課堂教學(xué)中，采用教師引導(dǎo)學(xué)生分析,學(xué)生主動(dòng)思考，師生共同總結(jié)或加以點(diǎn)評(píng)的方法，既能發(fā)散學(xué)生的思維，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，活躍課堂氣氛，又能減少學(xué)生學(xué)習(xí)物理的恐懼感.對(duì)于電源的作用這一難點(diǎn)通過(guò)類比的方法使學(xué)生更容易理解。教學(xué)媒體投影片,多媒體課件，電閃雷鳴的視頻，靜電圖片，小燈泡發(fā)光的簡(jiǎn)單電路。知識(shí)準(zhǔn)備1靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線，電勢(shì)、電勢(shì)差的有關(guān)知識(shí)。2初中電流的形成的有關(guān)知識(shí)

3、。主要教學(xué)環(huán)節(jié)與事件：分任務(wù)、師生活動(dòng)、設(shè)計(jì)說(shuō)明.導(dǎo)入新課事件1教學(xué)任務(wù)：創(chuàng)設(shè)情景,導(dǎo)入新課。師生活動(dòng)：【展示】雷鳴電閃的視頻?！狙菔尽啃襞莅l(fā)光的實(shí)驗(yàn)。觀察并討論：為什么雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流能使天空發(fā)出耀眼的強(qiáng)光,但它只能存在于一瞬間，而電路中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光？通過(guò)現(xiàn)象對(duì)比，激發(fā)學(xué)生的求知欲。調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。結(jié)論：小燈泡電路中有電源。推進(jìn)新課 事件2教學(xué)任務(wù)：電源的作用。師生活動(dòng)：投影下面的圖片思考與討論：分別帶正、負(fù)電荷的a、b兩個(gè)導(dǎo)體球，如果用一條導(dǎo)線將它們連接起來(lái),a、b之間的電勢(shì)差會(huì)發(fā)生什么變化？最后，a、b兩個(gè)導(dǎo)體球會(huì)達(dá)到什么狀態(tài)?導(dǎo)線中能否出現(xiàn)電流?這個(gè)電流有什么特點(diǎn)

4、?結(jié)論：最終a、b兩個(gè)導(dǎo)體球會(huì)達(dá)到靜電平衡狀態(tài),導(dǎo)線中的電流只能是瞬時(shí)的。思維拓展：如何使電路中有持續(xù)電流?類比：如圖,水池a、b的水面有一定的高度差，若在a、b之間用一細(xì)管連起來(lái),則水在重力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，從水池a流動(dòng)到水池b。a、b之間的高度差很快消失,在這種情況下，水管中只可能有一個(gè)瞬時(shí)水流.思考與討論：怎樣才能使水管中有源源不斷的水流呢？結(jié)論：可在a、b之間連接一臺(tái)抽水機(jī),將水池b中的水抽到水池a中，這樣可保持a、b之間的高度差，從而使水管中有源源不斷的水流.思維拓展:電源的作用與抽水機(jī)相似就是把自由電子從正極搬遷到負(fù)極的裝置，使得導(dǎo)體兩端保持電勢(shì)差(電壓），電路中就會(huì)有持續(xù)的電流。

5、結(jié)論:電源能使電路中產(chǎn)生持續(xù)電流。事件3教學(xué)任務(wù)：導(dǎo)線中的電場(chǎng)師生活動(dòng)：?jiǎn)栴}引導(dǎo)：在有電源的電路中，導(dǎo)線內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度有何特點(diǎn)呢?投影（如圖所示）介紹圖中各部分的意義,取出圖中方框中的一小段導(dǎo)線及電場(chǎng)線放大后進(jìn)行研究，如圖所示.討論與交流：導(dǎo)線中的電場(chǎng)將如何變化，最終又會(huì)達(dá)到怎樣的狀態(tài)？參考解釋：導(dǎo)線中的電場(chǎng)是兩部分電荷分布共同作用產(chǎn)生的結(jié)果,其一是電源正、負(fù)極產(chǎn)生的電場(chǎng)，可將該電場(chǎng)分解為兩個(gè)方向：沿導(dǎo)線方向的分量使自由電子沿導(dǎo)線做定向移動(dòng)，形成電流;垂直于導(dǎo)線方向的分量使自由電子向?qū)Ь€某一側(cè)聚集，從而使導(dǎo)線的兩側(cè)出現(xiàn)正、負(fù)凈電荷。其二是這些感應(yīng)電荷產(chǎn)生附加電場(chǎng)，該電場(chǎng)將削弱電源兩極產(chǎn)生的垂直

6、導(dǎo)線方向的電場(chǎng)，直到使導(dǎo)線中該方向合場(chǎng)強(qiáng)為零,而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài).此時(shí)導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持與導(dǎo)線平行，自由電子只會(huì)在導(dǎo)體中定向移動(dòng).導(dǎo)線內(nèi)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。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。結(jié)論：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)稱恒定電場(chǎng)。事件4教學(xué)任務(wù):恒定電流師生活動(dòng)：?jiǎn)栴}引導(dǎo)：在恒定電場(chǎng)中自由電荷會(huì)受到電場(chǎng)力的作用,而發(fā)生定向運(yùn)動(dòng),從而形成電流，恒定電場(chǎng)中的電流有何特點(diǎn)呢？參考解釋：由于恒定電場(chǎng)的作用,導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加，而在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速,因此自由電

7、荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化。如果我們?cè)谶@個(gè)電路中串聯(lián)一個(gè)電流表，電流表的讀數(shù)保持恒定?？偨Y(jié)與歸納:恒定電場(chǎng)中的電流是恒定不變的，大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。事件5教學(xué)任務(wù):電流強(qiáng)弱的描述-電流。師生活動(dòng)：?jiǎn)栴}引導(dǎo)：如何表示恒定電流的強(qiáng)弱呢？電流的定義：物理上把通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過(guò)這些電荷量所用的時(shí)間t的比值稱為電流。用i表示電流。電流定義式：i。單位:國(guó)際單位：安培（a）,1 a1 c/s。常用單位：毫安（ma)、微安（a）。電流的方向:規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向。思維拓展：(1)電流是標(biāo)量；(2）在金屬導(dǎo)體中，電流方向與自由電荷(電子)的定向移動(dòng)方向相反；(3)

8、在電解液中，電流方向與正離子定向移動(dòng)方向相同，與負(fù)離子定向移動(dòng)方向相反。導(dǎo)電時(shí)，電荷量q表示通過(guò)截面的正、負(fù)離子電荷量絕對(duì)值之和。事件6教學(xué)任務(wù):電流的應(yīng)用.師生活動(dòng):1在金屬導(dǎo)體中，若10 s內(nèi)通過(guò)橫截面的電荷量為10 c，則導(dǎo)體中的電流為_(kāi)；結(jié)論：電流等于通過(guò)導(dǎo)體橫截面的_跟通過(guò)這些_所用的_的比值。2關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是(）a金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向b在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定c不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向d電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同電流方向與正電荷定向移動(dòng)

9、的方向_，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向_.3某電解槽橫截面積為0.5 m2，若10 s內(nèi)沿相反方向通過(guò)橫截面的正負(fù)離子的電荷量均為1 c,則電解液中的電流為_(kāi)。在電解液中，電荷量是通過(guò)截面的正、負(fù)離子電荷量絕對(duì)值_.答案：1。1 a電荷量電荷量時(shí)間2c相同相反30。2 a之和事件7教學(xué)任務(wù)：電流的微觀表達(dá)式。問(wèn)題引導(dǎo):在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體ad上選取兩個(gè)截面b和c，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)電荷的電荷量為q，電荷的定向移動(dòng)速率為v。請(qǐng)你用以上物理量表示電流i。參考解釋:在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某截面的電荷量為：q（vts)nq所形成的電流為：iq/tnqsv。例題

10、1有一條橫截面積s1 mm2的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電流i1 a。已知銅的密度8。9103 kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量m6.4102 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)na6。021023 mol1，電子的電荷量e1。61019 c。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。解：設(shè)自由電子在導(dǎo)線內(nèi)定向移動(dòng)的速率是v取一段導(dǎo)線（如圖）導(dǎo)線左端的自由電子經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)右端自由電子從它的左端定向移動(dòng)到右端所用的時(shí)間記為t,則這段導(dǎo)線的長(zhǎng)度為vt，體積為vts，質(zhì)量為vts。這段導(dǎo)線中的原子數(shù)為nna可以認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子（一般條件下銅可視作一價(jià)元素)，則這段導(dǎo)線中的自由電子數(shù)目與銅原子的數(shù)目相等,也

11、等于n。由于時(shí)間t內(nèi)這些電子全部通過(guò)右端橫截面,因此通過(guò)橫截面的電荷量是qnenae把這個(gè)式子代入i，得i從中解出v代入數(shù)值后得v7。5105 m/s。思維拓展：你認(rèn)為計(jì)算出的電子定向運(yùn)動(dòng)速率與我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符？怎樣解釋？結(jié)論：電子的定向運(yùn)動(dòng)速率與導(dǎo)線中電場(chǎng)的速率不同。課堂鞏固與反饋事件8教學(xué)任務(wù)：形成性測(cè)試:學(xué)生獨(dú)立完成。時(shí)間:5分鐘.1下列敘述中正確的有（）a導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流b電流的單位是安c電流是一個(gè)標(biāo)量，其方向是沒(méi)有意義的d對(duì)于導(dǎo)體，如果兩端電勢(shì)差不為零，則電流一定不為零2關(guān)于電流,下列說(shuō)法正確的是(）a根據(jù)i可知i與q成正比b如果在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量

12、相等,則導(dǎo)體中的電流是恒定電流c電流有方向,電流是標(biāo)量d電流的單位“安培不是國(guó)際單位制3某電解質(zhì)溶液,如果在1 s內(nèi)共有5.01018個(gè)二價(jià)正離子和1。01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)電解質(zhì)溶液的電流是多大？答案:1.b2。c3.3。2 a事件9教學(xué)任務(wù)：引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)、方法、情感的角度小結(jié)本節(jié)課的活動(dòng)。認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,讓學(xué)生把自己這節(jié)課的體會(huì)說(shuō)出來(lái)，并進(jìn)行比較,看誰(shuí)的更好，好在什么地方。1復(fù)習(xí)本節(jié)教材和筆記.2完成課本課后問(wèn)題與練習(xí)。1電源和電流一、電源：使電路中保持連續(xù)的電流，能把電子從a搬運(yùn)到b的裝置p就是電源。二、恒定電場(chǎng)：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)，稱為恒定

13、電場(chǎng)。三、恒定電流：恒定電場(chǎng)中的電流是恒定不變的,稱為恒定電流。電流的定義：物理上把通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過(guò)這些電荷量所用的時(shí)間t的比值稱為電流.用i表示電流。電流的定義式：i，單位:安培(a)、毫安（ma）、和微安（a)。1懷表變卵石安培思考科學(xué)問(wèn)題專心致志,據(jù)說(shuō)有一次，安培正慢慢地向他任教的學(xué)校走去,邊走邊思索著一個(gè)電學(xué)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)塞納河的時(shí)候，他隨手揀起一塊鵝卵石裝進(jìn)口袋。過(guò)一會(huì)兒，又從口袋里掏出來(lái)扔到河里.到學(xué)校后，他走進(jìn)教室，習(xí)慣地掏懷表看時(shí)間，拿出來(lái)的卻是一塊鵝卵石。原來(lái)，懷表已被扔進(jìn)了塞納河.2馬車車廂作“黑板”還有一次，安培在街上散步，走著走著，想出了一個(gè)電學(xué)問(wèn)題的算式，正為沒(méi)有地方運(yùn)算而發(fā)愁。突然，他見(jiàn)到面前有一塊“黑板”，就拿出隨身攜帶的粉筆，在上面運(yùn)算起來(lái).那“黑板”原來(lái)是一輛馬車的車廂背面.馬車走動(dòng)了,他也跟著走,邊走邊寫(xiě);馬車越來(lái)越快，他就跑了起來(lái)，一心一意要完成他的推導(dǎo)，直到他實(shí)在追不上馬車了才停下腳步。安培這個(gè)失常的行動(dòng),使街上的人笑得前仰后合。追著馬