高一物理 必修三 《電源和電流》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、 電源和電流教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析本節(jié)是必修2第十一章電路及其應(yīng)用第一節(jié)，教材先以問(wèn)題情境為引入，探究為什么小燈泡可以持續(xù)發(fā)光而閃電是瞬間，接著介紹電源與恒定電流物理觀念，并引出電流比值定義，然后在拓展學(xué)習(xí)中給出電流的微觀解釋?zhuān)囵B(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和拓展學(xué)生視野，最后理論聯(lián)系實(shí)際，簡(jiǎn)單分析電動(dòng)汽車(chē)中電池。二、教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)情境展示和引導(dǎo)，學(xué)生主動(dòng)參與電源和電流基本概念的構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生物理觀念和科學(xué)思維物理核心素養(yǎng)。2.教師問(wèn)題鏈的設(shè)問(wèn)，學(xué)生思考探究恒定電場(chǎng)、電流微觀涵義，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究物理核心素養(yǎng)。3.教師展示電池發(fā)展歷史以及比亞迪刀片電池介紹，提高學(xué)生好奇心和求知欲，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)國(guó)家自豪感和社會(huì)

2、責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。三、教學(xué)重點(diǎn) 電流的理解。四、教學(xué)難點(diǎn) 恒定電場(chǎng)以及電流的微觀理解。五、教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、創(chuàng)設(shè)情境，引入新課師：閃電是美麗的，它怎么產(chǎn)生？師：地面與云層之間有很強(qiáng)電壓，擊穿空氣，產(chǎn)生美麗閃電，那為什么瞬間消失？生：閃電是由于地面與云層帶有大量正負(fù)電荷產(chǎn)生的，擊穿空氣，產(chǎn)生電流。生：由于每次放電，地面與云層正負(fù)電荷中和，再無(wú)電荷移動(dòng)，閃電消失。如圖所示，B總負(fù)電荷定向移動(dòng)到A，之后AB之間無(wú)電荷移動(dòng)，無(wú)電流。從自然界引出物理問(wèn)題，引起學(xué)生興趣和思考，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注自然和生活。二、創(chuàng)設(shè)情境、實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建滑動(dòng)摩擦力一電源師：如何

3、可以持續(xù)產(chǎn)生閃電或者電流？舉例說(shuō)明？師：這兩種情境都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，兩端持續(xù)存在正負(fù)電荷，剛才電荷中和，為什么會(huì)續(xù)產(chǎn)生？師：這兩種情境都是有一裝置，將電子由A再次搬到B，物理學(xué)稱(chēng)其為電源，原理圖如圖所示：恒定電流師：在電源作用下，A、B周?chē)碾妶?chǎng)有誰(shuí)形成的？師：A、B周?chē)妶?chǎng)是電源和移動(dòng)電荷共同形成的，電場(chǎng)有怎樣特點(diǎn)？類(lèi)比水流，觀察水流有什么特點(diǎn)？-師：電子在恒定電場(chǎng)中移動(dòng)有什么特點(diǎn)？導(dǎo)線中電流有什么特點(diǎn)？恒定電流：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流。電流：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。師：如何描述電流大小和電流的方向師：I單位安培A（mA，A），q單位庫(kù)倫C 1C=1AS師：設(shè)導(dǎo)體的橫截面積

4、為s，自由電子數(shù)密度（單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)）為n，自由電子定向移動(dòng)的平均速率為，電子電荷量為e，求：（1）時(shí)間t內(nèi)，通過(guò)某一橫截面自由電子個(gè)數(shù)（2）通過(guò)橫截面電流應(yīng)用師：閱讀思考鋰電池工作原理師：觀看電池兩百年發(fā)展史；關(guān)注中國(guó)卡脖子技術(shù)攻關(guān)：比亞迪刀片電池、蔚來(lái)汽車(chē)固態(tài)電池生：可以在A、B兩端持續(xù)產(chǎn)生電荷，A、B間就就可以持續(xù)存在電荷移動(dòng)。比如持續(xù)搖動(dòng)靜電機(jī)，兩球之間持續(xù)產(chǎn)生電火花，停止搖動(dòng)就會(huì)消失；比如裝有電池的小燈泡也可以持續(xù)發(fā)光。生：搖動(dòng)起電機(jī)，兩小球會(huì)產(chǎn)生正負(fù)電荷，雖然放電中和，但起電機(jī)會(huì)一直產(chǎn)生正負(fù)電荷；電池會(huì)持續(xù)讓正負(fù)兩極帶正負(fù)電荷。生：等量異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)分布；由電源、導(dǎo)線等

5、電路元件所積累電荷共同形成恒定電場(chǎng)。生：水流看起來(lái)是靜止的，水雖然在流動(dòng)，但是水流分布是穩(wěn)定的看起來(lái)像靜止的。電荷雖然也在移動(dòng)，但整體分布也是穩(wěn)定的，電場(chǎng)分布不會(huì)隨著時(shí)間變化。生：電子在恒定電場(chǎng)中定向加速移動(dòng)； 電子在電場(chǎng)中定向移動(dòng)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)粒子不斷碰撞，阻礙了電子定向移動(dòng)，導(dǎo)致電子定向移動(dòng)的平均速率不變。電流大小、方向也不變。-單位時(shí)間通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量表示電流強(qiáng)弱。生:(1)N=nSvt(2) Q=Ne=nSvte=nSve生：如圖所示，充電鋰離子由正極到達(dá)負(fù)極C,放電由負(fù)極通過(guò)電解液到達(dá)鋰化合物正極。問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)，一步步得到電源的本質(zhì)與作用，培養(yǎng)學(xué)生理解、探究能力以及理論聯(lián)系生活實(shí)際

6、能力。恒定電場(chǎng)比較難理解，通過(guò)類(lèi)比水流，讓學(xué)生自己遷移到電場(chǎng)的特點(diǎn)。培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、遷移能力，提升學(xué)生科學(xué)思維。電流微觀解釋?zhuān)ㄟ^(guò)問(wèn)題的形式，讓學(xué)生推理出微觀表達(dá)式，提升學(xué)生推理能力。展示電池發(fā)展歷史以及比亞迪刀片電池介紹，提高學(xué)生好奇心和求知欲，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)國(guó)家自豪感和社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。三、課堂練習(xí)與小結(jié)課堂練習(xí):已知某華為手機(jī)電池容量為4200mAh，手機(jī)電量為零時(shí)用無(wú)線快充充滿(mǎn)用時(shí)約1h，求1.電池容量指的是什么物理量？2.充電過(guò)程中，手機(jī)的平均電流是多少？3.如果用普通充電器將零充滿(mǎn)用時(shí)約為4h，則這次平均電流是快充是多少倍？4.如果一根充電導(dǎo)線橫截面積為s，導(dǎo)線中

7、電流為I，電子電荷量為e，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，求ts內(nèi)多少個(gè)電子通過(guò)導(dǎo)線某橫截面？以及自由電子定向移動(dòng)的平均速率？課堂小結(jié)：理論聯(lián)系實(shí)際，以華為手機(jī)電池為背景，理解電池容量、電流表達(dá)式和微觀表達(dá)式。讓學(xué)生總結(jié)表達(dá)，培養(yǎng)學(xué)生反思、語(yǔ)言表達(dá)能力。課后練習(xí)：一、單選題1關(guān)于電流，下列說(shuō)法中正確的是（）A通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大B導(dǎo)體兩端沒(méi)有電壓時(shí)，導(dǎo)體中的自由電荷也在運(yùn)動(dòng)，所以導(dǎo)體中也有電流C單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大D因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢?有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線有n個(gè)自由電子，電子的電荷量

8、為q，此時(shí)電子的定向移動(dòng)速率為v，在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)橫截面積的電子數(shù)目可表示為（）ASvtBnvStCIqtD3如圖所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，ts內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)基元電荷為e，以下解釋中正確的是（）A正離子定向移動(dòng)形成電流方向從AB，負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流方向從BAB溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向移動(dòng)，電流抵消C溶液內(nèi)電流方向從AB，電流ID溶液內(nèi)電流方向AB，電流I4. 如圖所示為一質(zhì)量分布均勻的長(zhǎng)方體金屬導(dǎo)體，在導(dǎo)體的左右兩端加一恒定的電壓，使導(dǎo)體中產(chǎn)生一恒定電流，其電流的大小為I。已知金屬導(dǎo)體的橫截面積是S，導(dǎo)體單位長(zhǎng)度的自由電子數(shù)為n，金屬內(nèi)的自由電子的

9、電荷量為e，自由電子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率為v0，則下列說(shuō)法中正確的是（）A自由電子定向移動(dòng)的速率為v0 B自由電子定向移動(dòng)的速率為vC自由電子定向移動(dòng)的速率為真空中的光速c D自由電子定向移動(dòng)的速率為v二多選題5. 一段粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體的橫截面積是S，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，金屬內(nèi)的自由電子的電荷量為e，自由電子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率為v0，導(dǎo)體中通過(guò)的電流為I，則下列說(shuō)法中正確的有（）A自由電子定向移動(dòng)的速率為v0 B自由電子定向移動(dòng)的速率為vC電流的速率為電場(chǎng)傳播的速率，即為真空中的光速cD自由電子定向移動(dòng)的速率為v6.如圖甲所示是電容器充、放電電路。配合電流傳感器，可以捕捉瞬間的

10、電流變化，并通過(guò)計(jì)算機(jī)畫(huà)出電流隨時(shí)間變化的圖像。實(shí)驗(yàn)中選用直流8V電壓，電容器選用電解電容器。先使單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，這個(gè)過(guò)程可瞬間完成。然后把單刀雙擲開(kāi)關(guān)S擲向2端，電容器通過(guò)電阻R放電，傳感器將電流傳入計(jì)算機(jī)，圖像上顯示出放電電流隨時(shí)間變化的It曲線，如圖乙所示。以下說(shuō)法正確的是()A電解電容器用氧化膜做電介質(zhì)，由于氧化膜很薄，所以電容較小B隨著放電過(guò)程的進(jìn)行，該電容器兩極板間電壓逐漸減小C由傳感器所記錄的該放電電流圖像可以估算出該過(guò)程中電容器的放電電荷量D通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以估算出該電容器的電容值三解答題7.一條導(dǎo)線中的電流為，在內(nèi)通過(guò)這條導(dǎo)線某一橫截面的電荷量是多少庫(kù)侖？有多少個(gè)電子通過(guò)該橫截面？8.如圖所示，醫(yī)學(xué)上心室纖顫是一種可能危及生命的疾病。一種叫作心臟除顫器的設(shè)備，通過(guò)一個(gè)充電的電容器對(duì)心顫患者皮膚上的兩個(gè)電極板放電，讓一部分電荷通過(guò)心臟，使心臟完全停止跳動(dòng)，再刺激心顫患者的心臟恢復(fù)正常跳動(dòng)。如圖是一次心臟除顫器的模擬治療，該心臟除顫器的電容器電