電源和電流教學(xué)設(shè)計

1、電源和電流教學(xué)設(shè)計一、教材分析本節(jié)內(nèi)容選自人教版高中物理選修 3-1 第二章恒定電流的第一節(jié)。學(xué)生 在學(xué)習(xí)了第一單元的靜電場后，對電場力做功、電勢、電勢能的概念已經(jīng)有了較 深刻認(rèn)識，此刻不失時機地引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識恒定電場，符合學(xué)生心理特點。教材利 用學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的等勢體上電荷的分布和轉(zhuǎn)移情況，引導(dǎo)學(xué)生分析恒定電場形成 的過程，并引出了電源和恒定電流的定義和物理意義。二、學(xué)情分析恒定電流是研究電場的又一跨越，學(xué)生具備靜電場的基礎(chǔ)知識是學(xué)習(xí)恒定電 場的基礎(chǔ)和保證，學(xué)生參與了靜電場的學(xué)習(xí)中，對電場研究有了重要性的一定認(rèn) 識，但是靜電場的電勢能，電場力做功，讓學(xué)生覺得知識有些凌亂。因此，課堂 教學(xué)中，可以

2、采用教師引導(dǎo)學(xué)生分析，學(xué)生主動思考，師生共同總結(jié)。三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1. 知道什么是電源，明確電源在直流電路中的作用2. 掌握恒定電場和恒定電流的形成過程3. 知道恒定電流的概念和描述電流強弱程度的物理量 - 電流（二）過程與方法通過類比和分析 , 使學(xué)生更好地理解電源的的概念、導(dǎo)線中的電場和恒定電流等（三）情感、態(tài)度與價值觀1. 通過運用模型法分析電流及電源，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力2. 通過本節(jié)對電源、電流的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐的意識四、教學(xué)重難點教學(xué)重點：理解電源的形成過程及電流的產(chǎn)生 教學(xué)難點：電源作用的機理，區(qū)分電子定向移動的速率和在導(dǎo)線中建立電場的速

3、 率這兩個不同的概念。五、教學(xué)過程（一）引入新課 人類通過對靜電場的研究不僅獲得了許多關(guān)于電現(xiàn)象的知識，而且形成了若 干重要的電學(xué)概念和研究方法，成為電學(xué)理論的重要基礎(chǔ)。但是，無論在自然界 還是生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，更廣泛存在著的是電荷流動所引起的效應(yīng)。那么，電荷為 什么會流動？電荷流動服從什么規(guī)律，產(chǎn)生哪些效應(yīng)？這些效應(yīng)對人類的生產(chǎn)、 生活方式和社會進步又起著怎樣的作用呢？（過渡：這節(jié)課就來學(xué)習(xí)有關(guān)電流的 知識。）（二）進行新課教師活動：為什么雷鳴電閃時，強大的電流能使天空發(fā)出耀眼的強光，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？（過渡：要回答這個問題， 就要從電源的知識學(xué)起。）1電

4、源：先分析課本圖2.1-1說明該裝置只能產(chǎn)生瞬間電流（從電勢差入手）【問題】如何使電路中有持續(xù)電流？類比：（把電源的作用與抽水機進行類比）如下圖，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，則水在重力的作用下定向運動，從水池 A 運動到水池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 個瞬時水流。抽水機A池RB池師：怎攔才能使水管中有源源不斷的電流呢 ？生：可在A、B之間連接一臺抽水機，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。歸納：電源就是把自由電子從正極搬遷到負(fù)極的裝置。 （從能量的角度看，電源 是一

5、種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置） 種類有干電池、蓄電池、 發(fā)電機等?！具^渡】在有電源的電路中，導(dǎo)線內(nèi)部的電場強度有何特點呢？ 取一小段導(dǎo)線及電場線放大后，進行研究。2. 恒定電場： 結(jié)合下圖分析導(dǎo)線中的電場的分布情況。E導(dǎo)線中的電場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，可將該電場分解為兩個方向：沿導(dǎo)線方向的分量使自由電子沿導(dǎo)線 作定向移動，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)凈電荷分布。其二是這些電荷分布產(chǎn)生附加電場， 該電場將削弱電源兩極產(chǎn)生的垂直導(dǎo)線方向的電場，直到使導(dǎo)線中該方向合場強 為零，而達

6、到動態(tài)平衡狀態(tài)。此時導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持與導(dǎo)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。恒定電場：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場稱恒定電場。說明：(1) 由于在恒定電場中，任何位置的電場強度都不隨時間變化，所以它的基本性 質(zhì)與靜電場相同。(2) 在靜電場中所講的電勢、電勢差、及其與電場強度的關(guān)系等等，在恒定電場 中同樣適用。3. 電流(標(biāo)量)(1) 電流的形成概念：電荷的定向移動形成電流。(2) 形成電流的必要條件： 要有能自由移動的電荷 自由電荷在導(dǎo)體中存在著大量的能自由移動的電荷。如金屬導(dǎo)體中的自由電子、電解液中 的正負(fù)離子等。通常按物質(zhì)電性能不同分為導(dǎo)體、半導(dǎo)

7、體、絕緣體，其本質(zhì)區(qū)別 是它們單位體積內(nèi)含有自由電荷的多少以及是否含有可自由移動的電荷。 導(dǎo)體兩端必須有電壓自由電荷只有定向移動才能形成電流，要使自由電荷定向移動，需給自由電荷施 加驅(qū)使它做定向移動的作用力，這個作用力可以由電場施加。將導(dǎo)體的兩端加上 一定的電壓(通過電源實現(xiàn))，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下定向移動，形 成電流，所以形成電流還應(yīng)滿足導(dǎo)體兩端存在電壓。(3) 電流的方向：規(guī)定為正電荷定向移動的方向。是人為規(guī)定的，和負(fù)電荷定向移動的方向相反。在外電路中，電流由高電勢流 向低電勢；在內(nèi)電路中，電流由低電勢流向高電勢。(4) 電流的強弱的描述 定義：通過導(dǎo)體橫截面的電量跟通過這些電

8、量所用的時間的比值。它是描述電 流的強弱的物理量，用I來表示。 定義式：t 電流的微觀表示：取一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，設(shè)導(dǎo)體中的自由電子沿導(dǎo)體定向 移動的速率為v。設(shè)想在導(dǎo)體中取兩個橫截面 B和C,橫截面積為S,導(dǎo)體中每單 位體積中的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷帶的電量為q，則t時間內(nèi)通過橫截面 C的電量Q是多少？電流I為多少？-引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)歸納：Q=nV=nvtSq l=Q/t=nvqS這就是電流的微觀表示式。從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中的自由電荷密度、電量定向移動速度、導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。說明：-3 -I =.1、t，求出的是電流的平均值，q可求電量。電流是標(biāo)量，雖有大小和方

9、向，但不是矢量。2、導(dǎo)體中有電流時，其中的自由電荷并不是以同樣的速率，向一定的方向“齊步 走”由于自由電子頻繁地與金屬正離子碰撞，它們只是在不斷地?zé)o規(guī)則運動中總 體上有了 “定向移動”。3、導(dǎo)體中有電流時應(yīng)區(qū)分三種速率：電場傳播速率（或電流傳導(dǎo)速率）：它等于光速，電路一旦接通，電源就以光速 在電路中各處建立了電場，整個電路上的電子幾乎同時受到電場力的作用做定向 移動。平時一合上開關(guān)，用電器立即就有電流，就是這個原因。無規(guī)則熱運動速率，其數(shù)量級約為105m/s 自由電荷定向移動速率，它與導(dǎo)體中的電流，截面積大小以及自由電荷的密度 有關(guān)。電路中電子定向移動速率的數(shù)量級約為 Wm/s-Wm/s36(

10、4)單位：安培(A), 1A=1C/s 1A = 10 mA"。（5）電流的種類 直流電：方向不隨時間而改變的電流。直流電分為恒定電流和脈動直流電兩 類：其中大小和方向都不隨時間而改變的電流叫恒定電流；方向不隨時間改變而 大小隨時間改變的電流叫脈動直流電。 交流電：方向和大小都隨時間做周期變化的電流。鞏固練習(xí)：書本P42例題1> 仃 F 補就血fll .S t mw:的狗甘戕.J1Q U的電漩f I人 匚*41俐i 吋芒電時H - 10. 辭11吋 T ：；I業(yè) W AF <i.4 - I O | 創(chuàng)卄、Z、 ft II? Kt mnl . ill fJI -16 * H

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