高中物理（人教版）选修3-1教案：2.1电源和电流
文档属性
| 名称 | 高中物理（人教版）选修3-1教案：2.1电源和电流 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 738.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-10-08 14:33:19 | ||
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文档简介
2.1电源和电流
【课题】电源和电流
【教材】人民教育出版社《物理》选修3-1 第二章第一节
【课型】新授课
【课时】1课时
【教材分析】
内容分析
学生在学习了第一单元的静电场后，对电场力 ( http: / / www.21cnjy.com )做功、电势、电势能的概念已经有了较深刻认识，此刻不失时机地引导学生认识恒定电场，符合学生心理特点。教材利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况，引导学生分析恒定电场形成的过程，并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。
新旧教材的对比
旧教材中，没有这一节的内容。对于电源和电流 ( http: / / www.21cnjy.com )只是在恒定电流这一章的第一节《欧姆定律》作简单介绍。而新教材对于这部分内容的细化处理，更注重学生知识的建构，引导学生分析恒定电场形成的过程，并引出了电源和恒定电流的定义和物理意义。
【教学目标】
一、知识与技能
1.让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立。
2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流。
二、过程与方法
通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。
三、情感态度与价值观
通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
【重点难点】
重点：理解电源的形成过程及电流的产生。
难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。
【教法学法】
教法：以启发式教学为主，讲授法为辅
学法：主动思考、合作讨论
【教学准备】
多媒体课件、电容器、小灯泡等
【教学过程】
教师活动 学生活动 设计意图
一、新课引入【演示实验】利用导线将小灯泡接入充满电的电容器的两极板，闭合开关，小灯泡亮了一下。提问：为什么小灯泡只亮一下，怎样可以使小灯泡一直亮着？ 【思考讨论】电容器储存的电荷很快用完，导线中的电流只是瞬时的。改用电池或接电源 引起学生兴趣，激发学生的求知欲，调动学生的思维。
【思考分析】引导学生分析A、B之间的电势差的变化情况。认识到，最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态。理解导线R中的电流只能是瞬时的。 让学生知道导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流。
问题2：怎样使得导体中产生持续电流？类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图 ( http: / / www.21cnjy.com )，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定向运动，从水池A运动到水池B。A、B之间的高度差很快消失，水管中只可能有一个瞬时水流。思考：怎拦才能使水管中有源源不断的水流呢 【思维拓展】需要一个装置将自由电子从A球运到B球，保持电势差，这个装置就是电源。电源相当于抽水机 问题3：电源的作用是什么？（1）从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有持续的电流； 问题4：当导体接入电源两极后，导体内建立了何种电场 【讲授】介绍图中各部分的意 ( http: / / www.21cnjy.com )义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究。导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。导线内的电场，是由电源、导线 等电路元 ( http: / / www.21cnjy.com )件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，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。提问：在恒定电场的持续作用下，自由电荷的速率是否会增大？ ( http: / / www.21cnjy.com )问题5：电流既有方向也有强弱。怎样定量的描述电流？展示车流的图片，类比车流量的定义来描述电流。所以电流方向：正电荷移动的方向国际单位：安培（A）1A=1C/s电流是标量直流电：方向不随时间而改变的电流。交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。随堂练习1.在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为________A；2．某一探测器因射线照射，内部气体 ( http: / / www.21cnjy.com )电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( ). A．0 B．2ne/t C．3ne/t D．4ne/t探究电流的微观表达式取一段粗细均匀的导体，两端加一定的 ( http: / / www.21cnjy.com )电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？---引导学生推导归纳：Q=nV=nvtSq I=Q/t=nvqS例题:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通 ( http: / / www.21cnjy.com )过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.（可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.）问题6：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？闭合开关的瞬间，电路中的各 ( http: / / www.21cnjy.com )个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流三、课堂小结1、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压 2、电源的作用：提供持续的电压 3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行.(恒定电场)4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.（1）定义式 I=q / t（2）金属导体中电流的计算式I=nvqS四、课堂练习1．关于电流的说法正确的是A.根据I=q/t可知，I与q成正比. B.导体中有电荷运动就形成电流． C.在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个方向.D.如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电量相等，则导体中的电流是恒定电流2.向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625×1018个和4.735×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？ 回答：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，从而使水管中有源源不断的水流。引导学生的思考学生笔记学生回答：看某一段时间通过汽车的数量学生动脑思考并回答学生自主学习
利用抽水机类比，帮助学生了解恒定电流的形成和电源的作用从不同角度总结电源的作用让学生了解导体内的电场分布，自由电子为何作定向移动让学生区分静电平衡和动态平衡引起学生思考补充直流电和交流电的知识帮助学生了解电流的定义课本例题的讲解，引出问题6通过例题分析让学生把电流与导线内自由电子的定向移动的速率联系起来，同时说明定向移动的速率和在导线中建立电场的速率是两个不同的概念。帮助学生梳理知识，总结课堂通过课堂练习对本节课的知识进一步巩固
【板书设计】
2.1 电源和电流
一、产生电流的条件
1、自由电荷
2、电势差
二、电源的作用
三、恒定电场
四、恒定电流
五、电流 (标量) ：I=q/t=nqSv
【课题】电源和电流
【教材】人民教育出版社《物理》选修3-1 第二章第一节
【课型】新授课
【课时】1课时
【教材分析】
内容分析
学生在学习了第一单元的静电场后，对电场力 ( http: / / www.21cnjy.com )做功、电势、电势能的概念已经有了较深刻认识，此刻不失时机地引导学生认识恒定电场，符合学生心理特点。教材利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况，引导学生分析恒定电场形成的过程，并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。
新旧教材的对比
旧教材中，没有这一节的内容。对于电源和电流 ( http: / / www.21cnjy.com )只是在恒定电流这一章的第一节《欧姆定律》作简单介绍。而新教材对于这部分内容的细化处理，更注重学生知识的建构，引导学生分析恒定电场形成的过程，并引出了电源和恒定电流的定义和物理意义。
【教学目标】
一、知识与技能
1.让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立。
2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流。
二、过程与方法
通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。
三、情感态度与价值观
通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
【重点难点】
重点：理解电源的形成过程及电流的产生。
难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。
【教法学法】
教法：以启发式教学为主，讲授法为辅
学法：主动思考、合作讨论
【教学准备】
多媒体课件、电容器、小灯泡等
【教学过程】
教师活动 学生活动 设计意图
一、新课引入【演示实验】利用导线将小灯泡接入充满电的电容器的两极板，闭合开关，小灯泡亮了一下。提问：为什么小灯泡只亮一下，怎样可以使小灯泡一直亮着？ 【思考讨论】电容器储存的电荷很快用完，导线中的电流只是瞬时的。改用电池或接电源 引起学生兴趣，激发学生的求知欲，调动学生的思维。
【思考分析】引导学生分析A、B之间的电势差的变化情况。认识到，最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态。理解导线R中的电流只能是瞬时的。 让学生知道导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流。
问题2：怎样使得导体中产生持续电流？类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图 ( http: / / www.21cnjy.com )，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定向运动，从水池A运动到水池B。A、B之间的高度差很快消失，水管中只可能有一个瞬时水流。思考：怎拦才能使水管中有源源不断的水流呢 【思维拓展】需要一个装置将自由电子从A球运到B球，保持电势差，这个装置就是电源。电源相当于抽水机 问题3：电源的作用是什么？（1）从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有持续的电流； 问题4：当导体接入电源两极后，导体内建立了何种电场 【讲授】介绍图中各部分的意 ( http: / / www.21cnjy.com )义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究。导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。导线内的电场，是由电源、导线 等电路元 ( http: / / www.21cnjy.com )件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，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。提问：在恒定电场的持续作用下，自由电荷的速率是否会增大？ ( http: / / www.21cnjy.com )问题5：电流既有方向也有强弱。怎样定量的描述电流？展示车流的图片，类比车流量的定义来描述电流。所以电流方向：正电荷移动的方向国际单位：安培（A）1A=1C/s电流是标量直流电：方向不随时间而改变的电流。交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。随堂练习1.在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为________A；2．某一探测器因射线照射，内部气体 ( http: / / www.21cnjy.com )电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( ). A．0 B．2ne/t C．3ne/t D．4ne/t探究电流的微观表达式取一段粗细均匀的导体，两端加一定的 ( http: / / www.21cnjy.com )电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？---引导学生推导归纳：Q=nV=nvtSq I=Q/t=nvqS例题:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通 ( http: / / www.21cnjy.com )过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.（可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.）问题6：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？闭合开关的瞬间，电路中的各 ( http: / / www.21cnjy.com )个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流三、课堂小结1、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压 2、电源的作用：提供持续的电压 3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行.(恒定电场)4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.（1）定义式 I=q / t（2）金属导体中电流的计算式I=nvqS四、课堂练习1．关于电流的说法正确的是A.根据I=q/t可知，I与q成正比. B.导体中有电荷运动就形成电流． C.在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个方向.D.如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电量相等，则导体中的电流是恒定电流2.向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625×1018个和4.735×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？ 回答：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，从而使水管中有源源不断的水流。引导学生的思考学生笔记学生回答：看某一段时间通过汽车的数量学生动脑思考并回答学生自主学习
利用抽水机类比，帮助学生了解恒定电流的形成和电源的作用从不同角度总结电源的作用让学生了解导体内的电场分布，自由电子为何作定向移动让学生区分静电平衡和动态平衡引起学生思考补充直流电和交流电的知识帮助学生了解电流的定义课本例题的讲解，引出问题6通过例题分析让学生把电流与导线内自由电子的定向移动的速率联系起来，同时说明定向移动的速率和在导线中建立电场的速率是两个不同的概念。帮助学生梳理知识，总结课堂通过课堂练习对本节课的知识进一步巩固
【板书设计】
2.1 电源和电流
一、产生电流的条件
1、自由电荷
2、电势差
二、电源的作用
三、恒定电场
四、恒定电流
五、电流 (标量) ：I=q/t=nqSv