第十五章 电流和电路
第1节 两种电荷
◇教学目标◇
【知识与技能】
(1)认识摩擦起电现象,会运用摩擦起电的知识解释一些简单的现象。
(2)通过实验探究知道自然界中有两种电荷以及电荷间的相互作用规律。
(3)知道验电器的构造、工作原理,知道电荷量的概念及其单位。
(4)知道原子及其结构,知道摩擦起电的原因。
(5)认识导体和绝缘体,了解电荷的定向移动和自由电子。
【过程与方法】
(1)通过实验探究两种电荷及电荷间的相互作用规律,感受和领悟人们在认识自然界中有两种电荷的过程中所运用的推理方法。
(2)通过实验,利用电荷的定向移动来认识导体和绝缘体。
【情感·态度·价值观】
通过摩擦起电实验认识到物理是有趣的,产生利用摩擦起电的知识解释有关生活现象的欲望。
◇教学重难点◇
【教学重点】
对两种电荷的认识,知道电荷间的相互作用规律。
【教学难点】
对电荷及电荷定向移动的认识。
◇教学过程◇
一、新课导入
用摩擦过的玻璃棒、橡胶棒吸引轻小的纸屑。教师可以将橡胶棒在自己清洁干燥的头发上反复摩擦来做该实验,并诙谐地告诉学生这就是在“毛皮”上摩擦,以活跃课堂气氛,拉近与学生的距离。并让同学们体验用刻度尺在自己的“毛皮”上摩擦,吸引纸屑的情景。
二、教学步骤
探究点1 两种电荷
[阅读课本]P32“两种电荷”
[小组讨论]通过摩擦的方式使物体带上了电,物体带上电和没有带电有什么区别?不同物体之间带上的电荷相同吗?怎样检验物体是否带电?
[分析]通过五个小实验帮助同学们理清思路。
[实验](1)首先将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支架上,用另一根被毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近它,观察现象。
(2)将被丝绸摩擦过的玻璃棒放在支架上,用另一根被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它,观察现象。
(3)将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支架上,用被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它,观察现象。
(4)用手捋散开的塑料包装绳,在捋的次数不断增加的过程中,观察现象。
(5)用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,观察验电器金属箔片张角的变化,用力多摩擦几下玻璃棒,再去接触验电器的金属球,观察验电器金属箔片张开角度的变化。换用毛皮摩擦过的橡胶棒,重做上面的实验。
[归纳提升]物体具有吸引轻小物体的性质,我们就说物体带了电,或说物体带了电荷。习惯上把带了电的物体叫做带电体。用摩擦的方法使物体带电叫做摩擦起电。
(1)正电荷和负电荷:
正电荷:人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷,可用“+”表示。
负电荷:人们把用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷,可用“-”表示。
(2)电荷间的相互作用:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
(3)验电器:
①构造:由金属球、金属杆、绝缘垫、金属箔等几部分组成。
②原理:同种电荷互相排斥。
③验电器金属箔片张开的角度不同,反映了带电体传给验电器电荷多少的不同。
(4)电荷的多少叫做电荷量,电荷量的单位是库仑,简称库,符号是C。
探究点2 原子及其结构
[阅读课本]P33“原子及其结构”
[思考]根据阅读描述原子结构,试着分析摩擦起电的实质。
[归纳提升](1)原子结构:
(2)摩擦起电的实质是电荷发生了转移,从一个物体转移到另一个物体,使正、负电荷分开。
[思考](1)物体为什么对外不显电性?
(2)为什么通过摩擦的方法会使物体带电?
[分析](1)原子是由原子核和核外电子构成的。原子核位于原子中心,带正电;电子绕核运动,且电子是带有最小负电荷的粒子,所带电荷量为1.6×10-19 C。在通常情况下,原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷在数量上相等,原子整体不显电性,物体对外也不显电性。
(2)两个物体相互摩擦时,因为不同物体的原子核束缚核外电子的能力强弱不同,所以其中必定有一个物体会失去一些电子,而另一个物体则得到电子。故通过摩擦的方法会使物体带电。
[归纳提升]摩擦起电并不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到另一个物体,使正、负电荷分开。所以相互摩擦的两个物体,一个带正电,另一个则一定带等量的负电荷。
失去电子的物体因为缺少电子而带正电,得到电子的物体因为有了多余的电子而带负电。
探究点3 导体与绝缘体
[阅读课本]P34“导体和绝缘体”
[思考]带电的物体有时会与其他的物体接触,从而失去电荷。那么,什么物体容易传导电荷,什么物体不容易传导电荷呢?
[实验](1)取两个验电器A和B。用金属杆把A和B连接起来,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器A,可以看到A和B的金属箔都张开了。
(2)改用橡胶棒把A和B连接起来,重做上面实验,可以看到只有验电器A的金属箔张开,而B仍然闭合。
[归纳提升](1)电荷在金属杆中定向移动。
(2)善于导电的物体叫做导体,不善于导电的物体叫做绝缘体。
三、板书设计
两
种
电
荷
◇教学反思◇
本节课的知识内容,虽看似浅显,但知识点多,而且由于化学知识滞后,学生对摩擦起电的原因及导体和绝缘体导电能力不同的原因理解起来都非常困难。因此课堂内容量还是不小的。为了便于学生理解,应精细课堂练习。
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第3节 串联和并联
◇教学目标◇
【知识与技能】
(1)能连接简单的串、并联电路。
(2)初步培养学生的电学实验操作技能。
(3)初步了解开关在电路中不同位置时的控制作用。
【过程与方法】
(1)学习用实验的方法探究串、并联电路的区别,并通过实验培养学生的观察能力和科学探究能力。
(2)让学生经历从简单的物理现象和实验中归纳科学规律、并能口头或书面表达自己观点的过程,体会分析、归纳、论证在科学探究中的重要性。
【情感·态度·价值观】
(1)通过实验培养学生相互合作的精神和对科学的求知欲。
(2)通过列举生活、生产中的简单串、并联电路的实际应用,让学生认识科学技术对于人类生活、生产的影响。使学生得到安全用电的初步教育。
◇教学重难点◇
【教学重点】
连接串、并联电路。
【教学难点】
规范画出串、并联电路图,动手连接串、并联电路。利用串、并联电路特点来分析日常生活中的电路。
◇教学过程◇
一、新课导入
在灯展上我们会看到五彩缤纷的灯光,它们时暗时亮,那么这些灯之间是怎样连接的?你想知道吗?
通过今天的学习就能解决这个问题。
二、教学步骤
探究点1 串联和并联
[阅读课本]P41“串联和并联”
[小组讨论]老师展示自己新家的模型,请同学们帮忙设计两盏床头灯,要求:开关闭合以后两盏灯都亮起来,开关断开后两盏灯均熄灭。同学们利用桌子上的器材能使两个灯泡同时发光的接法,可以有几种?(可参考课本P41图示)
[分析]有两种接法:
(1)串联电路:
(2)并联电路:
[归纳提升]串联:用电器依次相连,然后接到电路中,就说这两个用电器是串联的(如同串糖葫芦)。
并联:用电器的两端分别连在一起,然后接到电路中,就说这两个用电器是并联的(如河流中会出现分支一样)。
干路:并联电路中两个用电器共用的那部分电路叫做干路。
支路:单独使用的那部分电路叫做支路。
探究点2 连接串联电路和并联电路
[阅读课本]P42“连接串联电路和并联电路”
[思考]串、并联电路各有什么特点?床头灯用哪一种连接方式更好?
[提示]串联电路特点:
(1)闭合开关,两个灯泡都发光。说明有电流经过灯泡,这里只有一条电流路径。
(2)开关闭合,灯泡发光,开关断开,灯泡熄灭。说明,开关控制整个电路。
(3)改变开关的位置,把开关放在两灯的中间,闭合开关,灯泡发光,断开开关,灯泡熄灭。说明开关位置的改变不影响它的控制作用。
(4)取下一个灯泡,另一个灯泡不亮。说明用电器相互影响。
并联电路的特点:
(1)闭合开关,两个灯泡都发光。说明有电流经过灯泡,这里有两条电流路径。
(2)把干路开关闭合,灯泡发光,开关断开,灯泡熄灭。说明干路开关控制整个电路。
(3)改变开关的位置,把开关放在L1的支路上,此时开关变成支路开关。我们发现,L2一直亮。闭合开关,L1发光;断开开关,L1熄灭。说明支路开关只能控制它所在的支路。
(4)取下一个灯泡,另一个灯泡继续亮,说明用电器互不影响。
综上所述,用电器之间应互不影响,一个灯坏了,另一个灯仍然能用,因此床头灯用并联的方式更好。
[归纳提升]
串联 并联
电路图
连接特点 用电器首尾相连 有分叉,用电器并列连接
电流路径 一条 两条或两条以上
开关作用 任意位置的开关控制所有用电器 干路上的开关控制所有用电器;支路上的开关控制该支路上的用电器
用电器间是 否相互影响 相互影响 相互无影响
探究点3 生活中的电路
[阅读课本]P43“生活中的电路”
[思考]串联电路和并联电路都是最基本的电路,实际生活中有许多电路都是由最基本的电路组合而成的。哪些是并联?哪些是串联呢?
[提示]同学们可以根据上述总结的串、并联电路的特点,分析出教室里的灯、家庭各用电器之间、各路灯之间等都是并联的,节日小彩灯是串联的。
三、板书设计
◇教学反思◇
串联和并联,这节内容是初中物理教学的重点,是学生学习电路的基础。从整体上看,这节课首先突出了学生学习的主体性,有效地调动学生参与课堂学习,并取得了较好的教学效果;其次突出物理实验教学,设计了学生分组实验,有效地激发学生的探究兴趣。
备课记录?
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第4节 电流的测量
◇教学目标◇
【知识与技能】
(1)使学生理解电流的定义。
(2)会进行电流单位的换算,了解1 A的物理含义。
(3)会连接电流表,会读电流表上的读数。
【过程与方法】
(1)通过灯泡发光的亮度来研究电流的强弱,提高学生运用间接研究问题的方法来解决实际问题的能力。
(2)通过连接电路的实验活动,培养学生的动手操作能力。
(3)通过电流表的读数,培养学生的观察能力和准确读数的技能。
【情感·态度·价值观】
(1)学生通过连接电路的实验活动,培养学生团结协作的精神。
(2)学生通过对电流表读数的过程,培养学生严谨的科学态度。
◇教学重难点◇
【教学重点】
电流表的读数及其使用方法。
【教学难点】
用电流表测量串联电路、并联电路的电流。
◇教学过程◇
一、新课导入
当电路中只有一个小灯泡时,让学生观察灯泡的发光亮度;再串联一个小灯泡时,观察灯泡的亮度。接着增加干电池观察灯泡的亮度。通过实验中灯泡的亮度发生变化,引入今天的课题。
二、教学步骤
探究点1 电流的强弱
[阅读课本]P45“电流的强弱”
[小组讨论](1)表示电流强弱的物理量是什么?怎样表示电流的强弱?
(2)电流的单位是什么?1 A的物理含义是什么?
[分析](1)电流是表示电流强弱的物理量,通常用字母I表示。
(2)在国际单位制里,电流的单位是安培,简称安,符号是A。电流的常用单位还有毫安(mA),微安(μA)。
1 A=1000 mA,1 mA=1000 μA。1 A是指1 s内通过导体横截面的电荷量是1 C。
[归纳提升]常见的电流:
计算器中电源的电流约100 μA;
半导体收音机电源的电流约50 mA;
手电筒中的电流约200 mA;
家庭节能灯中的电流约0.1 A;
家用电冰箱的电流约1 A;
家用空调器的电流约5 A;
雷电电流可达2×105 A。
探究点2 电流的测量
[阅读课本]P45“电流的测量”
[思考]电路中的电流大小用什么仪器测量?怎样连接?
[归纳提升]电路中的电流大小用电流表测量。在测量过程中要遵循以下规则:
(1)电流表必须和被测用电器串联。
(2)电流必须从“+”接线柱流进去,从“-”接线柱流出来。
(3)不要超过电流表的量程。学生用电流表有两个量程,电流值小于0.6 A时用标着“0.6”的接线柱和“-”接线柱;电流值大于0.6 A时用标着“3”的接线柱和“-”接线柱。
(4)任何情况下都不能将电流表直接连到电源的两极上。
注意:被测电流不能超出电流表的量程。在已知电路中电流大小时,直接选择合适的量程;若不能判断,则先试用大量程,然后进行选择(用“试触法”确定量程)。
[思考]电流表该如何读数?测量电流时,如果电流表的指针没有正好指在某个刻度线上,应该怎么读数?
[提示](1)认识电流表的两个量程:0~0.6 A;0~3 A。对应的分度值:0.02 A;0.1 A。注意:①同一个指针选择不同量程,结果不同,所以读数要先确定量程和分度值;②两个数值是5倍的关系。
(2)读数时首先确定所选量程,再读数。测量时,指针指在哪个数上就读哪个刻度。若遇到估读,比如最小分度值是0.1 A ,指针指在2.1和2.2之间。如果在中间,可以读作 2.15;如果偏左,可以读2.12、2.13都可以,具体估计一下比例就可以了。但是不能读作2.150 或者2.151,因为电流表不能精确到那个程度,估读只能读到最小分度值的后一位。
[阅读课本]P46实验“3.用电流表测量电路中的电流”
[实验](1)连接电路如图甲所示,电路中只有一个小灯泡时,测量电路中的电流。
(2)连接电路如图乙所示,电路中有两个小灯泡时,测量电路中的电流。
[分析]通过设计实验电路图到实验操作的过程,培养学生的动手能力,在实验过程中让同学们练习使用电流表。学会使用电流表,并且会读数。培养观察分析能力和动手能力。
三、板书设计
◇教学反思◇
本节的重点是电路的连接,部分学生还是连错电路,可以让教师示范一遍或让学生先画出电路图。另外在读数时应多练习几遍,学生使用的电流表量程可能有所不同,最好要提示一下。
备课记录?
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第5节 串、并联电路中电流的规律
◇教学目标◇
【知识与技能】
(1)会正确使用电流表测量串联电路和并联电路中的电流。
(2)知道串联和并联电路中的电流规律。
(3)会运用串联和并联电路的电流规律解决简单的问题。
(4)会用电流的公式进行简单的计算。
【过程与方法】
在探究串、并联电路电流规律的过程中,体验科学探究的步骤、方法和态度。
【情感·态度·价值观】
通过实验探究串、并联电路中电流的特点,增强学生动手实践的能力,形成勇于探索的精神。
◇教学重难点◇
【教学重点】
通过实验探究并总结出串、并联电路中的电流规律。
【教学难点】
能正确连接电路,能正确使用电流表和对实验数据进行分析总结。
◇教学过程◇
一、新课导入
把两个规格不同的灯泡串联在电路中,观察灯泡的亮度,这两只灯泡中的电流相等吗?如果相等,为什么亮度不同?如果电流不相等,原因是什么?能否仅根据灯泡的亮度来判断电流的大小?
二、教学步骤
探究点1 串联电路的电流规律
[阅读课本]P49“串联电路的电流规律”
[小组讨论]探究实验的七个环节:提出问题;猜想与假设;制定计划与设计实验;进行实验与收集数据;分析与论证;评估;交流与合作。要验证猜想是否正确,最好的方法就是实验。连接一个串联电路,分别用电流表测出电路中不同位置的电流。
[实验](1)设计实验电路图,分别测量A、B、C点的电流。
(2)根据电路图连接电路,并进行测量。
(3)把测量数据记录在表格中,并把操作中出现的问题简明扼要地写下来。
(4)换上另外两个规格不同的小灯泡,再次测量各点的电流,看看是否还有同样的关系。
A点的电流IA B点的电流IB C点的电流IC
第一次测量
第二次测量
第三次测量
[归纳提升]串联电路中的电流处处相等。
在本次实验中,我们换用不同规格的灯泡进行了多次实验,这样做的目的就是减少实验的偶然性,使得到的结论更具有普遍性。
探究点2 并联电路的电流规律
[阅读课本]P50“并联电路的电流规律”
[思考]在并联电路中,干路电流和支路电流之间有什么关系呢?
[实验](1)设计实验电路图,分别测量A、B、C点的电流。
(2)根据电路图连接电路,并进行测量。
(3)把测量数据记录在表格中,并把操作中出现的问题简明扼要地写下来。
(4)换上另外两个规格不同的小灯泡,再次测量各点的电流,看看是否还有同样的关系。
A点的电流IA B点的电流IB C点的电流IC
第一次测量
第二次测量
第三次测量
[归纳提升]并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和。
[思考]在实验中,你还有什么新发现?在电路中如何判断电流表测量对象及使用方法?
[分析](1)如图是用电流表测量电路中通过灯泡Ll的电流的电路图,其中正确的是 ( )
[提示]A项,电流表在干路中,测干路中的电流,错误;B项,电流表与L1串联,测量L1的电流,正确;C项,电流表与L2串联,测量L2的电流,错误;D项,电流表与L1串联,但接线柱接错了,错误。
[答案]B
(2)如图a所示,当开关S闭合时,两只电流表的示数分别由b、c两图读得,则灯泡L1中的电流是 ( )
A.0.8 A B.0.16 A
C.0.52 A D.1.28 A
[提示]由题图a可知,两只灯泡并联,电流表A1测量干路电流,A2测量灯泡L2的电流,由题图b、c可知,电流表A1的偏转角的小于电流表A2的,故电流表A1所选量程为0~3 A,示数为I1=1.8 A,电流表A2所选量程为0~0.6 A,示数为I1=0.52 A,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过灯泡L1的电流为I1-I2=1.8 A-0.52 A=1.28 A,D项正确。
[答案]D
[归纳提升]通过两个实例,检验同学们对电流表具体测量哪个用电器的电流的掌握,并能关注到电流表的正、负接线柱的正确接法和量程的选择,以及学会将串、并联电路电流规律应用到实际中去。
三、板书设计
串、并联
电路中电
流的规律
◇教学反思◇
本节课是一节科学探究活动课,学生很有兴趣参与到科学探究各个环节的活动中。由于学生连接并联实物电路存在问题,个别小组的实验没有成功,影响了实验的分析、论证、评估等环节的进行。
在实验过程中,尤其是探究并联电路中电流特点时,很多学生对于判断电流表测量哪一个灯泡的电流时,容易弄错。对此,可以让完成得又快又好的小组,去帮助有困难的小组,有助于提升课堂效果。
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第2节 电流和电路
◇教学目标◇
【知识与技能】
(1)初步了解电流、电路及电路图。
(2)知道电源和用电器。
(3)从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。
【过程与方法】
(1)会连接简单电路,通过实验,了解短路和短接的差别,并知道其危害。
(2)通过实验,经历从观察现象到提出问题的过程、经历规范画电路图的过程。
【情感·态度·价值观】
(1)体会到物理与生活和生产密切相关,培养学生学习物理的兴趣。
(2)帮助学生养成良好的学习习惯和实事求是的科学态度,使学生有克服困难的信心和决心,体验战胜困难、解决物理问题的喜悦。
◇教学重难点◇
【教学重点】
认识简单的电路,能动手连接简单电路,会画简单的电路图。
【教学难点】
对电流概念的理解,对短路、短接的理解和识别。
◇教学过程◇
一、新课导入
用一组五彩缤纷的灯光视频,激发同学们的感官兴趣,引导学生知道这些灯发光都需要用到电,那么电是怎样使灯发光的呢?引入本节课的内容。
二、教学步骤
探究点1 回路
[阅读课本]P36“想想做做”
[小组讨论]请同学们利用桌子上的实验器材,使小灯泡发光。如何控制灯泡的亮与灭?
[分析]要想让灯泡亮,必须有电池,还要用导线把它们连接起来,闭合开关,构成闭合的回路。
[归纳提升]构成闭合回路才能使灯泡发光。
(1)任何情况下都不能把电池的两端直接连在一起。
(2)开关能控制灯泡,开关闭合,灯泡发光;开关断开,灯泡熄灭。且连接电路时开关是断开的。
探究点2 电流
[阅读课本]P37“电流”
[思考]电流形成的条件是什么?如何规定电流的方向?
[提示]金属导体中有大量自由电子,当接上电源后会发生定向移动,从而形成电流。规定正电荷定向移动的方向就是电流的方向,或者说负电荷定向移动的反方向就是电流的方向。
[阅读课本]P37“想想做做”
[思考]发光二极管是一种电子元件,简称LED,具有单向导电性。如何判断二极管的正、负极?
[提示]发光二极管的引脚中较长的为正极,较短的为负极。
[思考]如何利用发光二极管(LED)判断电流的方向?
[提示]当电流由正极经过LED流向负极时,LED发光,表明它处于导通状态;反之,电流不能从负极流向正极,LED不会发光。所以,根据其发光与否可以判断电路中是否有电流及电流的方向。
[归纳提升](1)按照电流方向的规定,电路中电流的方向是从电源正极经过用电器流向负极。
(2)电池的正极用“+”表示,负极用“-”表示。
探究点3 电路的构成
[阅读课本]P38“电路的构成”
[思考]电路由哪几部分构成?
[提示]电路主要由电源、用电器、开关、导线等组成。
[归纳提升](1)电路元件的作用
①电源:提供电能
②用电器:消耗电能
③导线:输送电能
④开关:控制电路
(2)只有电路闭合时,电路中才有电流。
探究点4 电路图
[阅读课本]P38“电路图”
[思考]人们为了便于研究电路的构造,常用图形符号表示电路元件。常用的电学符号有哪些?
[提示]如图所示
[归纳提升]画电路图时的注意事项:
(1)必须用统一电路符号表示元件,不能用实物图形。
(2)整个电路图画成方框图,横平竖直,美观大方;除滑动变阻器外,元件不能画在拐角处。
(3)按照实物图元件排列顺序画电路图,元件状态要一一对应(如开关是断开还是闭合;滑动变阻器下边的接线柱接左侧,还是右侧)。
(4)各连接处不要形成开路,节点要点好。
(5)养成随时将各元件的字母名称标记的习惯。一般来说,灯泡用L表示,开关用S表示。
探究点5 通路 断路 短路
[阅读课本]P39“通路 断路 短路”
[思考]能否用导线直接连在电源两端?
[提示]不能将电源两极直接用导线连接起来,否则可能会烧毁电源。
[归纳提升]
定义 特点
通路 正常接通的电路 有电流,用电器正常工作
断(开)路 某处被切断的电路 无电流,用电器不能工作
电源短路 导线把电源两极直接连接起来 危害大,电源烧毁,绝对不允许
用电器被短接 用电器两端被导线直接连接起来 被短接的用电器不能工作
三、板书设计
◇教学反思◇
新课标的要求是从能量转化的角度认识电源和用电器的作用;会看、会画简单的电路图。为此,本节教案的设计完全是在领会了新教材设置意图的基础上采用以引导探究为主的教学方法,让学生动手动脑,从连接基本的电路开始,认识电路的基本构成,接着利用二极管的单向导电性探究电路中电流的方向,再利用电路的元件符号替代实物图画出电路图,并实际动手操作,认识电路的三种状态。但是电学知识比较抽象,学生可能比较难理解,需多让学生动手实验。
