最新人教版高中物理选修31第二章《电源和电流》教学设计.docx

1、最新人教版高中物理选修31第二章电源和电流教学设计教学设计1电源和电流本节分析学生学习了第一章的静电场，对电场力做功、电势能的变化已经有了较深刻的认识，此刻不失时机地引导学生认识恒定电场，是符合学生心理特点的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，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学情分析学生已经基本掌握了学习物理的思维方法，如对比分析、抽象思维想象等在学习本节内容之前学生还学习了静电场和导体静电平衡的知识，有一定的有关电场知识的基础电源虽然在生活中是比较常见的，但是本节要讲授的

2、是电源内部的工作原理和导线中的电流，是较为抽象的知识，比较容易理解教学目标知识与技能(1)了解电源的形成过程(2)掌握恒定电场和恒定电流的形成过程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情感、态度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教学重难点1理解电源的形成过程及电流的产生原因2会灵活运用公式计算电流的大小教学方法教师启发引导教学与探究法相结合，并辅以小组合作学习与多媒体教学相结合教学准备多媒体教学课件教学设计 （设计者：杨东升）教学过程设计主要教学过程教学设计教师活动学生活动一、引入新课【问题引入

3、】展示：电闪雷鸣的图片.演示：小灯泡发光的实验.观察并讨论：电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，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，这是为什么呢？学生观察、思考、交流、总结.二、新课教学（一）电源【自主探究】问题1：电流形成的条件是什么？电荷的定向移动形成电流.说明：从宏观上看，电荷的热运动不能形成电流.问题2：导体中产生电流的条件是什么？导体的两端存在电势差.思考与讨论：分别带正、负电荷的A、B两个导体球，如果用一条导线将它们连接起来，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？导线中能否出现电流？这个电流有什么特点？结论：A、B之间电势

4、差减小，最终A、B两个导体球会达到静电平衡，导线中的电流只能是瞬时的.问题3：如何使电路中有持续电流？类比：如图，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发生定向运动，从水池A流动到水池B.A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，细管中只可能有一个瞬时水流.思考与讨论：怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？结论：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，从而使细管中有源源不断的水流.类比可知，电路中有持续电流的条件是导体两端有电势差.【自主探究】问题：什么装置能把自由电子从正极搬迁到负极，使得导体两端保持电势

5、差（电压），电路中有持续的电流.结论：电源（设计意图：通过类比使学生知道电源的作用.）思考：电源在搬运电子的过程中，电子的电势能如何变化？电源发挥了怎样的作用？【归纳总结】1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.2.作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路中有持续的电流.学生自主探究并归纳总结.小组讨论探究，学习体会并归纳总结.学生思考讨论，并总结归纳.（二）恒定电场问题：在有电源的电路中，导线内部的电场强度有什么特点呢？电荷在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定，导线内的电场线保持和导线平行.（设计意图：通过对恒定电场的介绍，为恒定电流的教学做好伏笔.

6、）【归纳总结】恒定电场是由稳定分布的电荷产生的稳定的电场.初步体会恒定电场的特点是一个动态平衡的过程，不是静止不变的.（三）恒定电流【合作探究】问题：在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用，而发生定向运动，从而形成电流，恒定电场中的电流有什么特点呢？分析：由于恒定电场的作用，导体中自由电荷定向运动的速率增加，而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速，因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表，电流表的读数保持恒定.【归纳总结】恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流.问题：如何描述电流？（1）物理意义：表示电流的强弱程度.（2）定义：通过导体横截面的电

7、荷量q与通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流.（3）公式：I.（4）单位：安培（A），1 A1 C/s.常用单位：毫安（mA）、微安（A）.（5）方向：正电荷定向移动的方向.【延伸拓展】（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流.（2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反.（3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反.导电时是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电荷量q表示通过横截面的正、负离子电荷量绝对值之和.（4）电流是标量，它的运算不遵循平行四边形定则.【巩固练习1】1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（）A.金属导体中电流的方向就

8、是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，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.电流方向与正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向.3.在金属导体中，若10 s内通过横截面的电荷量为10 C，则导体中的电流为.结论：电流等于通过导体横截面的与通过这些所用的的比值.4.某电解槽横截面积为0.5 m2，若10 s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电荷量均为1 C，则电解液中的电流为.在电解液中，电荷量是通过横截面的正、负离子电荷量绝对值的.【例题】有一条横截面

9、积S1 mm2的铜导线，通过的电流I1 A.已知铜的密度8.9103 kg/m3，铜的摩尔质量M6.4102 kg/mol，阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1，电子的电荷量e1.61019 C.求铜导线中自由电子定向移动的速率.（设计意图：通过例题的讲解，使学生了解电流的微观表达式.）【合作探究】问题：你认为计算出的电子定向运动速率与我们的生活经验是否相符？怎样解释？【归纳总结】三种速率的区别（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的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，一般为每秒105米的数量级.（对每个电子而言）

10、（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105米数量级.【巩固练习2】1.下列叙述中正确的有（）A.导体中电荷运动就形成电流B.电流的单位是安C.电流是一个标量，其方向是没有意义的D.对于导体，如果两端电势差不为零，则电流一定不为零2.关于电流，下列说法正确的是（）A.根据Iqt可知I与q成正比B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则通过该导体的电流是恒定电流C.电流有方向，是标量D.电流的单位“安培”不是国际单位制单位3.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

11、溶液的电流是多大？独立完成后，以小组为单位进行展示.学生先自行推导，后倾听教师分析，做到理解题意.独立完成后，以小组为单位进行展示.三、课堂小结认真总结概括本节内容，让学生把自己的体会说出来，并进行比较，分析优缺点.认真总结概括本节内容，并把自己本节的体会记录下来，与教师的总结进行比较，并查缺补漏.四、课后作业1.教材问题与练习13.2.完成学案自主探究.板书设计一、电源1能把自由电子从正极搬到负极的装置2作用：保持导体两端的电势差(电压)，使电路中有持续的电流二、恒定电场由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场三、恒定电流1大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流2电流(1)物理意义：

12、表示电流的强弱程度(2)定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流(3)公式：I(4)单位：安培(A)，1 A1 C/s，常用单位：毫安(mA)、微安(A)(5)方向：正电荷定向移动的方向教学反思思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本.亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木，学生素质的培养就成了镜中花、水中月.通过对电路的操作性练习来认识电流与电路的关系、电源和用电器在电路中所起的作用.本着学生是学习的主体为指导原则，在学习的过程中采用实验法、观察法、分析归纳法、练习法等，培养学生的兴趣、观察能

13、力、分析归纳能力、电学实验习惯，提高认识电路、连接电路、画电路图的能力.1.电流的微观表达式的推导（1）情景设置如图所示，粗细均匀的一段导体AD，其长度为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q. （2）理论推导导体中的自由电荷总数：NnlS；总电荷量QNqnlSq.所有电荷都通过横截面D所需要的时间：t，所以导体中的电流：InqSv.由此可知，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速率，以及导体的横截面积.2.充电电池充电电池，是充电次数有限的可充电的电池，配

14、合充电器使用.市场上一般卖的是5号、7号的充电电池，但是也有1号充电电池.充电电池的好处是经济、环保、电量足，适合大功率、长时间使用的电器（如随身听、电动玩具等）.充电电池的电压比型号相同的一次性电池低，AA电池（5号电池）是1.2伏，9 V充电电池实际上是8.4伏.现在充电次数一般能在1 000次左右.种类镍镉（NiCd）电压：1.2 V，使用寿命：500次，放电温度：20度60度，充电温度：045度.镍氢（NiMH）电池：1.2 V，使用寿命：1 000次，放电温度：10度45度，充电温度：10度45度.锂离子（Lilon）电池：3.6 V，使用寿命：500次，放电温度：20度60度，充电温度：045度.锂聚合物电池：3.7 V，使用寿命：500次，放电温度：20度60度，充电温度：045度.备注：锂电的改良型，没有电池液，而改用聚合物电解质，可以做成各种形状，比锂电池稳定.铅酸电池：12 V，使用寿命：200300次，放电温度：045度，充电温度：045度.备注：就是一般车用电瓶（它是以6个2 V串联成12 V的），免加水的电池使用寿命长达10年，但体积和容量是最大的.3.特征镍镉电池：有记忆效应，容量小.镍氢电池：记忆效应，小容量大.锂离子电池：无记忆效应，身薄容量大，因电极材料不同，电动势为3.6 V、3.7 V两种.锂电池的性能是现有各类电池中最好的一种