11.1《 电源和电流》课时教案-2025--2026年人教版高中物理必修第三册（表格式）

11.1《 电源和电流》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 人教版（2019）高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修第三册第十一章第一节，是电学部分的起始课，具有承上启下的作用。教材从生活中常见的电池、电源引入，引导学生认识电源的作用，理解电流形成的条件，并初步建立恒定电流的概念。内容安排由浅入深，逻辑清晰，通过实验现象与理论分析相结合，帮助学生构建“电源维持电压—电压驱动电荷定向移动—形成电流”的物理图景，为后续学习欧姆定律、电路分析打下基础。
学情分析
高二学生已具备一定的电学基础知识，如电荷、电场、电势差等概念，但对“电流是如何持续形成的”仍存在模糊认识，常误认为电荷“用完”就会停止流动。学生具备一定的抽象思维能力，但对微观电荷运动与宏观电流关系的理解仍需借助直观情境。本节课应通过情境创设与实验演示突破认知障碍，利用类比法帮助学生理解电源的“能量转换”作用。同时，高中生好奇心强，适合采用探究式教学激发学习兴趣。
课时教学目标
物理观念
1. 理解电源在电路中的作用是提供并维持电势差，使电荷持续定向移动形成电流。
2. 掌握电流的定义式 I = q/t，理解电流的微观表达式 I = nqSv，并能进行简单计算。
科学思维
1. 通过类比水流与电流，建立“电压—水压”“电源—水泵”的物理模型，提升模型建构能力。
2. 能从电荷受力与能量转化角度分析电流形成机制，发展逻辑推理与因果分析能力。
科学探究
1. 能设计简单实验验证电流的形成需要闭合回路与电源，体验科学探究过程。
2. 能通过观察实验现象提出问题，并尝试用已有知识解释现象，培养问题意识与探究精神。
科学态度与责任
1. 认识到电源是现代社会不可或缺的能量转换装置，增强对物理知识应用价值的认同。
2. 在探究活动中养成严谨求实、合作交流的科学态度，树立安全用电的责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 理解电源的作用是提供并维持电势差，驱动电荷定向移动。
2. 掌握电流的定义式 I = q/t 及其单位换算。
难点
1. 理解电源如何通过非静电力做功维持电势差，突破“电荷用完”的错误前概念。
2. 建立电流的微观模型，理解 I = nqSv 中各物理量的含义及关系。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、类比法
教具准备
干电池、小灯泡、导线、开关、电流表、演示电路板、多媒体课件、电解槽模型动画
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、生活情境引入，激发认知冲突 （一）、展示生活场景，提出驱动性问题
教师播放一段视频：夜晚城市灯火通明，手机正在充电，电动车行驶在街道上。随后画面切换至一节干电池和一个发光的小灯泡。
提问：“这些设备为何能持续工作？灯泡为什么会亮？电流从哪里来？又到哪里去了？”
引导学生思考：如果没有电源，电路还能工作吗？电荷是不是像水流一样会被“用光”？
通过这一系列问题，引发学生的认知冲突，激活已有经验，为后续探究埋下伏笔。
（二）、演示实验，引发探究兴趣
教师现场组装一个简单电路：将一节干电池、一个小灯泡、一个开关用导线连接起来。闭合开关，灯泡发光；断开开关，灯泡熄灭。
接着，教师取下电池，仅用导线连接灯泡两端，问：“现在电路是通的，为什么灯不亮？”
再换用一根铜线代替电池，依然不亮。
通过这一反差强烈的实验现象，强化“电源是电路中不可或缺的部分”这一核心观念，激发学生探究“电源究竟起了什么作用”的强烈欲望。
（三）、引出课题，明确学习任务
教师总结：“正是电源的存在，才使得电荷能够持续地定向移动，形成电流。今天我们就来深入探究——电源和电流。”
板书课题：11.1 电源和电流，并强调本节课的核心问题是：电源是如何维持电流的？电流的本质是什么？ 1. 观看视频，联系生活经验思考问题。
2. 观察实验现象，产生疑问：为什么没有电源灯就不亮？
3. 参与讨论，表达自己的初步想法。
4. 明确本节课的学习目标和探究任务。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图 通过真实生活情境与直观实验现象，迅速吸引学生注意力，制造认知冲突，激发探究动机。以“电源是否必要”为切入点，引导学生从现象走向本质思考，为构建科学概念奠定心理基础。
新知探究一
【12分钟】 一、探究电流的形成条件 （一）、分组实验：构建闭合回路
教师发放实验器材（干电池、小灯泡、导线、开关），要求学生以小组为单位，尝试让小灯泡亮起来。
任务1：只用电池和灯泡，能否让灯亮？
任务2：加入导线，如何连接才能使灯亮？
任务3：加入开关，控制灯的亮灭。
学生在操作中逐步发现：必须形成闭合回路，且必须有电源，灯才会亮。
教师巡视指导，提醒学生注意连接牢固，避免短路。
（二）、分析现象，提炼物理条件
组织学生汇报实验结果，教师在黑板上绘制典型电路图。
提问：“灯亮说明什么？”引导学生回答：“有电流通过灯丝。”
追问：“电流产生的前提是什么？”引导学生归纳出两个必要条件：①存在可自由移动的电荷（导体）；②导体两端存在电势差（电压）。
进一步提问：“电势差从何而来？”自然过渡到电源作用的探究。
（三）、类比建构：水泵与电源
教师展示水流循环系统动画：水泵将水从低处抽到高处，形成水位差，水在重力作用下从高处流向低处，推动水轮机转动。
类比提问：“在电路中，谁相当于水泵？谁相当于水位差？谁相当于水轮机？”
引导学生建立类比模型：电源相当于水泵，提供能量；电势差相当于水位差，是电荷流动的驱动力；用电器相当于水轮机，消耗能量。
强调：“如果没有水泵持续工作，水位差会消失，水流就会停止。同样，如果没有电源，电势差也会迅速消失，电流就会中断。” 1. 动手实验，尝试点亮小灯泡。
2. 记录实验现象，总结电流形成的条件。
3. 参与讨论，理解电压是电流的驱动力。
4. 理解电源与水泵的类比关系。
评价任务 实验操作：☆☆☆
条件归纳：☆☆☆
类比理解：☆☆☆
设计意图 通过学生自主实验，经历“做中学”的过程，亲身体验电流形成的必要条件。借助水流类比，将抽象的电势差与电源作用具象化，帮助学生突破“电荷用完”的迷思概念，初步建立能量转换与持续驱动的物理图景。
新知探究二
【15分钟】 一、深入理解电源的作用 （一）、剖析电源内部：非静电力做功
教师提问：“电源内部究竟发生了什么？它如何维持电势差？”
展示干电池结构示意图：锌筒为负极，碳棒为正极，内部为电解质溶液。
讲解：在外电路，正电荷从正极流向负极，电势降低，电场力做正功，电能转化为其他形式能。
但在电源内部，正电荷却要从低电势的负极移向高电势的正极，这违背了电场力的方向。那么是谁在“逆流而上”？
引出“非静电力”概念：在电池中，化学能转化为电能，化学力（非静电力）将正电荷从负极搬运到正极，克服电场力做功，从而维持两极间的电势差。
（二）、定义电动势，量化电源能力
提出问题：“不同电源维持电势差的能力是否相同？”
引入电动势概念：电源将其他形式能转化为电能的本领，用符号 E 表示，单位为伏特（V）。
公式表达：E = W非/q，即非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功。
举例说明：一节干电池电动势约为1.5V，表示非静电力每移动1C电荷做功1.5J。
强调：电动势是电源本身的属性，与是否接入电路无关。
（三）、动态演示：电荷的循环之旅
播放动画：电荷在电路中的循环运动。
画面显示：在外电路，电荷在电场力作用下从正极流向负极；在电源内部，非静电力将电荷从负极“推送”回正极。
配解说：“就像一个永不停歇的搬运工，非静电力不断将电荷送回高电势端，从而维持持续的电流。”
通过动画强化“电荷不被消耗，而是循环流动”的正确观念，彻底纠正“电荷用完”的错误认识。 1. 听讲并思考电源内部的工作机制。
2. 理解非静电力的概念及其作用。
3. 掌握电动势的定义与物理意义。
4. 观看动画，建立电荷循环流动的完整图景。
评价任务 概念理解：☆☆☆
公式掌握：☆☆☆
图像建构：☆☆☆
设计意图 从宏观现象深入到微观机制，揭示电源维持电流的本质是“非静电力做功”。通过定义电动势，使学生从定性认识到定量描述。动画演示将抽象过程可视化，帮助学生构建完整的电荷运动模型，实现认知的升华。
新知探究三
【10分钟】 一、定义电流，建立宏观与微观联系 （一）、定义电流强度
教师提问：“我们如何衡量电流的大小？”
引导学生类比水流强度（单位时间流过的水量），提出电流的定义：通过导体横截面的电荷量与所用时间的比值。
板书公式：I = q/t
讲解单位：安培（A），常用单位毫安（mA）、微安（μA），并进行换算训练。
举例：若1秒内通过某导线横截面的电荷量为1库仑，则电流为1安培。
（二）、推导电流的微观表达式
提出问题：“电流的大小与哪些微观因素有关？”
设导体横截面积为S，单位体积内自由电荷数为n，每个电荷带电量为q，定向移动速率为v。
在时间t内，通过横截面的电荷量q = nqSvt（体积为Svt的柱体内所有电荷均通过截面）。
代入I = q/t，得 I = nqSv。
逐一解释n、q、S、v的物理意义，并强调v是定向移动速率，远小于热运动速率。
举例说明：铜导线中自由电子浓度极高，即使v很小，也能形成较大电流。
（三）、例题巩固，深化理解
出示例题：一段铜导线横截面积为1mm ，自由电子数密度为8.5×10 /m ，电子电荷量为1.6×10 C，若电子定向移动速率为0.1mm/s，求导线中的电流。
引导学生代入公式计算，得出I ≈ 1.36A，验证微观表达式的实用性。 1. 理解电流的定义式及其单位。
2. 学习推导并理解 I = nqSv 的物理意义。
3. 参与例题计算，应用公式解决问题。
4. 认识宏观电流与微观粒子运动的联系。
评价任务 公式应用：☆☆☆
单位换算：☆☆☆
微观理解：☆☆☆
设计意图 从生活感知过渡到科学定义，建立电流的量化标准。通过微观模型推导，揭示宏观电流背后的粒子运动本质，培养学生从宏观到微观的思维转换能力。例题训练强化公式的实际应用，提升解决问题的能力。
课堂小结
【3分钟】 一、结构化总结与升华 （一）、回顾知识主线
教师引导学生共同梳理本节课的知识脉络：
“我们从生活中的用电现象出发，通过实验发现：形成持续电流需要两个条件——闭合回路和电源。
接着我们深入探究电源的作用：它并非‘生产’电荷，而是通过非静电力做功，将其他形式的能转化为电能，维持导体两端的电势差，就像水泵维持水压一样。
最后我们定义了电流强度 I = q/t，并揭示了其微观本质 I = nqSv，实现了宏观与微观的统一。”
（二）、升华物理思想
“电流看不见摸不着，但我们通过现象、实验、模型和公式一步步揭开它的面纱。这正是物理学的魅力所在——用理性之光照亮未知的世界。
正如法拉第曾说：‘一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。’而我们今天所学的每一个公式，都是前人用无数次实验与思考凝结而成的智慧结晶。
希望同学们不仅能记住 I = q/t，更能记住探索背后的科学精神：质疑、实证、推理、创新。愿你们在未来的学习中，始终保持对世界的好奇，做一名真正的‘电’亮未来的探索者。” 1. 跟随教师回顾本节课主要内容。
2. 理解知识之间的逻辑关系。
3. 感悟科学探究的过程与精神。
4. 树立继续探索物理世界的信心。
评价任务 知识梳理：☆☆☆
思想感悟：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 通过结构化回顾，帮助学生构建清晰的知识网络。引用法拉第名言进行情感升华，将知识学习上升为科学精神的熏陶，激发学生的内在动力与长远志向，实现“教书”与“育人”的有机统一。
作业设计
一、基础巩固
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 有电源就一定有电流
B. 电源是将电能转化为其他形式能的装置
C. 电源的作用是提供自由电荷
D. 电源通过非静电力做功维持两极间的电势差
2. 关于电流，下列说法正确的是（ ）
A. 电流的方向就是电荷定向移动的方向
B. 在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动方向相反
C. 公式 I = q/t 适用于任何类型的电流
D. 电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多
3. 一台手机电池的电动势为3.7V，若在一次充电过程中有2×10 C的电荷量通过电池，则非静电力做了多少功？
二、能力提升
4. 已知某铜导线横截面积为2.0 mm ，自由电子数密度为8.5×10 m ，电子电荷量为1.6×10 C。若导线中电流为2.0 A，求自由电子定向移动的平均速率。
（结果保留两位有效数字）
三、拓展探究
5. 查阅资料，了解生活中常见的几种电源（如干电池、锂电池、太阳能电池）的能量转化方式，并举例说明它们在实际中的应用。
【答案解析】
一、基础巩固
1. D 【解析】A错误，还需闭合回路；B错误，电源是将其他能转化为电能；C错误，自由电荷由导体提供；D正确，符合电源定义。
2. B、C、D 【解析】A错误，规定正电荷移动方向为电流方向；B正确；C正确；D正确。
3. 解：W = E·q = 3.7 V × 2×10 C = 7.4×10 J
二、能力提升
4. 解：由 I = nqSv 得 v = I / (nqS)
S = 2.0 mm = 2.0×10 m
v = 2.0 / (8.5×10 × 1.6×10 × 2.0×10 ) ≈ 7.35×10 m/s ≈ 7.4×10 m/s
板书设计
11.1 电源和电流
【左侧】
一、电流的形成条件
1. 自由电荷（导体）
2. 电势差（电压）→ 电源提供
二、电源的作用
非静电力做功
化学能 → 电能（电池）
维持电势差
三、电动势 E = W非/q
单位：V
【右侧】
四、电流 I = q/t
单位：A
1A = 10 mA = 10 μA
五、微观表达式
I = nqSv
n：电荷密度
q：电荷量
S：截面积
v：定向速率
【中间图示】
[水泵] → 水位差 → 水流 → [水轮机]
↑↓
[电源] → 电势差 → 电流 → [用电器]
教学反思
成功之处
1. 以生活情境与实验探究为主线，有效激发了学生的学习兴趣，课堂参与度高。
2. 运用水流类比法，成功帮助学生理解电源维持电势差的机制，突破了教学难点。
3. 通过动画演示电荷循环运动，直观揭示了“电荷不被消耗”的本质，纠正了常见迷思概念。
不足之处
1. 微观表达式推导过程节奏稍快，部分学生反映理解吃力，应增加中间步骤的引导。
2. 实验环节时间略显紧张，个别小组未能充分讨论，可考虑简化实验任务或延长探究时间。
3. 对非静电力的种类（化学力、电磁力等）拓展不足，可适当补充实例增强认知广度。