11.1電源和電流（教學設(shè)計）高二物理（人教版2019）

第1節(jié)電源和電流教學設(shè)計備課人學科物理課題電源和電流教學內(nèi)容分析本節(jié)是第11章第1節(jié)，是在初中物理電學知識和前面兩章學習的基礎(chǔ)上，由電場向電路過渡的一節(jié)，也是高中電路部分的基礎(chǔ)一節(jié)。內(nèi)容上既對以往學生學過的電學知識進行了回顧，又從電場的角度進行了更深層次的解釋。難度上，教材的內(nèi)容安排從現(xiàn)象到本質(zhì)，從定性到定量，層層遞進，難度上由淺入深，便于學生學習和領(lǐng)會，并靈活應用已有的知識。學情分析通過初中課程的學習，學生已對電路有了初步的認識。通過前兩章的學習，學生也已經(jīng)初步掌握了電學的相關(guān)知識。在本節(jié)的學習中，學生就要運用電場知識來對電路進行更加深入的分析和理解。由于對知識的遷移和靈活運用水平不足，在本節(jié)的教學中，教師要通過提示和引導，啟發(fā)學生從“場”的角度理解“路”，從微觀的角度了解電流產(chǎn)生的原因和計算，為后續(xù)的學習打下基礎(chǔ)。教學目標1、通過實例對比，引導學生思考持續(xù)電流形成的原因，了解電源的作用，認識常見的電源。2、通過對比靜電平衡條件，引導學生思考電路中的電場特點和電荷運動情況，了解導體中的恒定電場和恒定電流。3、通過實例分析，理解電流的定義，知道電流的單位。教學重難點教學重點：恒定電流的產(chǎn)生及定義式中q的理解。教學難點：恒定電流的產(chǎn)生及定義式中q的理解。教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖新課導入【提問】電閃雷鳴時，強大的電流使天空不時發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么？聯(lián)系初中學過的電學知識，從生活中的現(xiàn)象出發(fā)進行思考。在初中電學部分學習的基礎(chǔ)上，結(jié)合學生的生活經(jīng)驗，提出問題。環(huán)節(jié)一電源【提問】在如圖所示場景中，當導體兩端存在電壓時，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？【提問】隨著電荷的定向移動，導體兩端的電勢差逐漸減小，最終會呈現(xiàn)什么樣的狀態(tài)？【提問】怎么才能讓電路中有持續(xù)電流呢？【類比】如圖，利用抽水機保持兩側(cè)容器中的水位差，可以使得兩容器間存在穩(wěn)定的水流。【講述】電源是能把自由電子從正極搬到負極的裝置。其作用是保持導體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流。即，電源相當于抽水機。【講述】電源中電勢高的一極是正極，電勢低的一極是負極。生活中常見的電源：結(jié)合電場部分學習的知識思考并回答：當導體兩端存在電壓時，導體內(nèi)建立了電場，導體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流。進一步思考并回答：自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達到靜電平衡，導線中會產(chǎn)生一個瞬時電流。觀察進行類比的水槽實例，思考并回答：利用電源保持導體兩端始終存在穩(wěn)定的電勢差。理解電源的作用。結(jié)合電場部分知識進行理解。結(jié)合生活經(jīng)驗觀察。設(shè)置情景，提出問題，引導學生在前面兩章學習的基礎(chǔ)上進行思考。由對一個狀態(tài)的分析引申到對一個動態(tài)過程的分析，引導學生根據(jù)情境中各物理量的變化加以分析和判斷。通過類比引出電源的作用，讓學生在以往電學知識的基礎(chǔ)上進一步認識電源的作用。環(huán)節(jié)二恒定電場【提問】電源是如何做到讓導線電流持續(xù)的呢？【提問】導體中的自由電荷為什么會定向移動？【講述】如圖所示，當導體兩端存在電勢差時，導線內(nèi)會很快形成沿導線方向的穩(wěn)定電場?！局v述】導線內(nèi)的電場是由電源、導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動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也穩(wěn)定——恒定電場?！局v述】任何位置的電荷分布和電場強度都不會隨時間變化，基本性質(zhì)與靜電場相同。【講述】在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強度的關(guān)系同樣適用于恒定電場。在對電源作用的了解的基礎(chǔ)上進行思考。結(jié)合初中及前兩章所學進行思考。在對上述情景進行思考和分析的基礎(chǔ)上理解恒定電場的概念。在電源作用的基礎(chǔ)上進一步提出問題，引發(fā)學生的思考，引導學生利用前兩章所學內(nèi)容進行更深入的分析。環(huán)節(jié)三恒定電流【提問】在恒定電場的作用下,導體中自由電荷會做什么樣的運動？【提問】自由電荷會在導體中一直加速嗎？→由于恒定電場的作用,導體中自由電荷定向運動的速率增加；而在運動過程中會與導體內(nèi)不動的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷定向運動的平均速率不隨時間變化。如果我們在這個電路中串聯(lián)一個電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定?！局v述】恒定電流是指大小、方向都不隨時間變化的電流?！局v述】通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時間t的比值叫做電流。電流是表示電流的強弱程度的物理量。定義式：I＝qt國際單位：安培（A），1A＝1C/s常用單位：毫安（mA）、微安（μA）1A＝103mA＝106μA【提問】電流的方向是怎樣規(guī)定的？【提問】金屬中、電解液中的電流方向有何特點？→此時的電流大?。骸局v述】電流強度雖然有大小和方向，是標量。【講述】電池放電時能輸出的總電荷量叫作電池的容量，通常以"安時"（A·h）或"毫安時"（mA·h）作單位。單體鋰離子電池的容量極為有限，為了滿足需要，常用由若干單體鋰離子電池構(gòu)成的電池組。思考并回答：加速運動。結(jié)合以往所學的知識思考并回答：不會一直加速，會有一個穩(wěn)定狀態(tài)。在以往所學電學知識的基礎(chǔ)上理解。思考并理解。在電流定義的基礎(chǔ)上寫出電流的定義式。結(jié)合初中的電學知識思考并回答：規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向。在電源外部,電流從正極流向負極；電源的內(nèi)部,電流從負極流向正極。思考并回答：金屬導體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。電解液中正、負離子定向移動方向雖然相反，但正、負離子定向移動形成的電流方向是相同的。思考、理解。結(jié)合生活經(jīng)驗加以了解。在得到恒定電場概念后，進一步對恒定電流進行介紹，深化學生對初中所學電流概念的理解。介紹電流的概念，為后續(xù)的學習做鋪墊。強調(diào)電流的標矢性，解決學生由生活經(jīng)驗引發(fā)的與所學內(nèi)容的沖突。結(jié)合生活概念介紹關(guān)于電源的常見參數(shù)。環(huán)節(jié)四拓展學習【例】在以下情境中，求通過導線的電流大小。有一條橫截面積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(zhì)量M＝6.4×102kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol1,電子的電量e＝1.6×1019C,求銅導線中自由電子定向移動的速率?？烧J為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子?！就茖А恳欢未旨毦鶆虻膶w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(shè)導體的橫截面積為S，導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為q。則導體中的自由電荷數(shù)為：則總電荷量：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：【解】設(shè)自由電子在導線內(nèi)定向移動的速率是v。取一段導線（如圖），自由電子從它的左端定向移動到右端的時間為t，則這段導線的長度為vt，體積為vtS，質(zhì)量為ρvtS，則這段導線中的原子數(shù)為則這段導線中的自由電子數(shù)也為n，t時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量:把這個式子代入I=q/t,得∴【講述】電子定向移動的速率約105m/s，電場的傳播速率3×108m/s，電子熱運動的平均速率105m/s?！咎釂枴考热浑娮拥亩ㄏ蜻\動速率很小，為什么閉合開關(guān)時電路中的電燈立刻就亮了呢？【隨堂練習】審題并思考。在教師引導下進行思考并推導電流的微觀表達式。在電流微觀表達式的基礎(chǔ)上分析本題。理解認知。思考并回答：閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個位置以光速迅速建立了電場。隨著電場的建立，電路中各處的自由電子在靜電力的作用下幾乎同時開始做定向移動，整個電路也就幾乎同時形成了電流。練習鞏固本節(jié)知識點。設(shè)置情景，引導學生從微觀角度分析電流的形成，一方面能推導出電流的微觀表達式，另一方面也能引導學生聯(lián)系從微觀角度分析問題。通過介紹一些數(shù)據(jù)，引導學生對電路中形成電場使自由電荷定向移動有更明確的認識。課堂總結(jié)一、電源的作用二、恒定電場、恒定電流：電流的定義、定義式、單位及換算、方向、標矢性。三、電流的微觀表達式板書設(shè)計§11.1電源和電流1、電源：保