《電源和電流》教學(xué)設(shè)計

摘 要：這節(jié)教材內(nèi)容是電路知識和電場知識的銜接，起承上啟下的作用。通過類比分析和自制教具演示使學(xué)生掌握電源的概念、導(dǎo)線中的電場和恒定電流等方面的知識。充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞：電源和電流；類比分析；自制教具

一、 教材分析

前一章學(xué)習(xí)了靜電場知識，這節(jié)教材內(nèi)容從電場知識入手進行分析、討論，巧妙地將“電場”和“電路”的知識聯(lián)系起來，能夠培養(yǎng)學(xué)生溫故知新和勇于探究的能力。

二、 學(xué)情分析

學(xué)生為高二的學(xué)生，思維敏捷，動手性強，對物理有濃厚的興趣，對物理未知世界充滿好奇。通過第一章對靜電場的學(xué)習(xí)，具有一定的電學(xué)基礎(chǔ)，并且初中對電路有一定的掌握。在原有基礎(chǔ)上進一步學(xué)習(xí)有關(guān)電源和電流的知識，就要想辦法充分調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和科學(xué)探究能力。

三、 教學(xué)目標(biāo)

（一） 知識與技能

1. 明確電源在電路中所起的作用，掌握恒定電場的建立。2. 掌握恒定電流的形成過程、電流定義、單位以及方向。3. 會推導(dǎo)電流的微觀表達式。

（二） 過程與方法

通過類比分析引導(dǎo)學(xué)生探究本節(jié)課知識點。

（三） 情感態(tài)度與價值觀

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)生利用已知知識分析探究新問題和培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系生活實際的能力。

四、 教學(xué)重難點

重點：1. 電源的作用及恒定電流的產(chǎn)生過程。2. 掌握電流的計算，單位以及方向。

難點：1. 電源的作用。2. 電流的微觀解釋。

五、 教學(xué)方法

實驗探究、講授、引導(dǎo)討論

六、 教學(xué)環(huán)境和資源

交互式電子白板等多媒體輔助教學(xué)設(shè)備、教學(xué)課件、自制電路板，連通器，水泵，電流表。

七、 教學(xué)過程

（一） 引入新課教師活動：通過對第一章靜電場的學(xué)習(xí)，我們掌握了一些重要的電學(xué)概念和研究方法。那么在自然界和日常生活中，我們經(jīng)常會遇到電荷運動所產(chǎn)生的效應(yīng)。下面我們學(xué)習(xí)與電荷運動有關(guān)的知識。

（二） 新課教學(xué)

1. 教師活動：PPT展示閃電自然現(xiàn)象圖片。教師活動：做電容器放電實驗。提出問題：閃電和電容器放電是怎么形成的？形成的電流是短暫的還是持續(xù)的？學(xué)生活動：觀察實驗現(xiàn)象，認(rèn)真思考短暫電流形成過程，得出結(jié)論。教師活動：結(jié)合靜電平衡知識引導(dǎo)分析短暫電流的形成過程。

提出問題：怎么得到持續(xù)電流？教師活動：用自制抽水實驗教具演示抽水過程。提出問題：怎么得到持續(xù)水流？學(xué)生：需要水泵從低處往高處搬運水。

通過類比順理引出要得到持續(xù)的電流，就需要一個類似水泵的裝置來搬運電荷，這個裝置叫電源。結(jié)合課本電源的作用，歸納：電源就是把自由電荷從一端搬遷到另一端的裝置。

2. 恒定電流

（1） 恒定電流以及表達式

提出問題：電路中的電場如何分布？通過水管中水流作類比結(jié)合課本圖2.1-2引導(dǎo)學(xué)生分析：電路周圍的電場是由所有電路元件共同產(chǎn)生的，前面流走的電荷由后面的電荷來補充，所以整個電路周圍的電場分布是穩(wěn)定的、不變的。

歸納得出恒定電場的概念。

問題：導(dǎo)體中的自由電荷在恒定電場的作用下是否加速運動？學(xué)生：思考問題。

教師活動：在電路中串聯(lián)電流表演示，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)保持不變。得出恒定電流的概念：大小和方向都不隨時間發(fā)生變化的電流。

問題：電流大小怎么表示？教師活動：用車流量計算作類比，通過引導(dǎo)使學(xué)生明白：電流越大，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多。進而得出電流的計算方法。

結(jié)論：q=it電流單位：安培，簡稱安，符號A。常用單位：毫安（mA），微安（uA），1 mA=10-3A，1uA=10-6A.教師活動：引導(dǎo)學(xué)生分析電流的標(biāo)失性。

結(jié)論：電流有大小，有方向，但不能用平行四邊形定則合成，所以是標(biāo)量。

（2） 探究電流的微觀表達式

提出問題：電流的大小與自由電荷的電荷量、單位體積內(nèi)的自由電荷個數(shù)、電荷定向移動的速度、還有導(dǎo)體橫截面積有什么關(guān)系？學(xué)生活動：帶著問題積極思考以下例題中的五個小問題。

【例題1】給一段長度為L橫截面積為S粗細(xì)均勻的金屬棒兩端加一定的電壓，此時金屬棒中自由電子定向移動的速率為v，每單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，每個自由電子的電荷量為q。問題1：這段金屬棒的體積是多少？問題2：這段金屬棒中自由電荷數(shù)有多少？問題3：這段金屬棒內(nèi)總的自由電荷量是多少？問題4：這些電荷量全部通過金屬棒右截面需要多長時間？問題5：金屬棒中的電流大小怎么表示？

學(xué)生活動：通過討論交流，得出五個問題的答案，從而得出結(jié)論。

結(jié)論：電流的微觀表達式I=nqvs

【例題2】已知一段銅導(dǎo)線上通過的電流I=2 A，橫截面積S=2 mm2，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n=8.3×1028個，電子的電荷量e=-1.6×10-19C，求這段銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率是多少？

學(xué)生活動：計算結(jié)果，得出銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率約為10-5m/s。

提出問題：既然電子的定向運動速率很小，為什么閉合開關(guān)時電路中的電燈立刻就亮了呢？學(xué)生活動：思考問題。老師活動：提問電子熱運動的平均速率和電場的傳播速率并用PPT展示。學(xué)生活動：對比三個速率，在老師引導(dǎo)下得出結(jié)論。結(jié)論：閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處迅速建立了恒定電場，自由電子在恒定電場的作用下，幾乎同時開始定向移動，整個電路也就幾乎同時產(chǎn)生了電流。

總結(jié)：通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們有什么收獲？

學(xué)生活動：總結(jié)這節(jié)課自己學(xué)到了什么，哪些知識點掌握不透徹需要進一步學(xué)習(xí)等。

作者簡介：

惠小霞，甘肅省嘉峪關(guān)市，甘肅省嘉峪關(guān)市第一中學(xué)。endprint