§2.1电源和电流
【三维目标】
（一）知识与技能
1．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．恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流
3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。
（二）过程与方法
培养学生综合运用所学知识，联系前后分析电流和电源的基本知识。
（三）情感态度与价值观
1．渗透物理学方法的教育：运用模型法分析电流及电源。
2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。
【教学重点和难点】
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。
【教学方法】
模型法、探究法
【教学过程】
教师活动
学生活动
备注
新课引入: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?
学生认真听讲，思考问题。
引入新课，介绍储备知识，为探究做准备（4分钟）
新课讲解一、电源思考:1、水往低处流，那么水又是怎么实现循环的？2、导线里面的电子从负极流向正极，要想形成循环的电流，需要怎么做？学生解题前，先进行引导，可以从水流角度来分析电流。虽然我们说滚滚长江东逝水，但是东去的水是否有去无回？我们现在的饮用水又是怎样从低处运送到高处的？
认真思考,完成探讨大自然也好，我们生活也好，想要使水流循环，即必须要他从低地势处回到高地势处。类比的，我们可以通过一些人为因素，使得电流从低电势处回到高电势处。得出结论：电源是将电子从正极搬运到负极的装置。
要求学生进行问题的分析与探讨，思考与讨问题，最终得出结论。（10分钟）
二、恒定电流详尽的分析表明，正负极之间产生的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。每个电荷都在移动，但是每当有电荷流走，就会有新的电荷补充，于是源源不断，每个位置的电荷总量不会增多也不会减少，即电荷的分布不随时间发生变化，那么电场强度也就不会随时间发生变化。
1、恒定电场由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。2、恒定电流大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
学生听讲，讨论（5分钟）
三、电流（1）概念：电荷的定向移动形成电流。（2）电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。（电子定向移动的反方向）（3）定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。（4）单位：安培（A）【探讨一】如果要从微观上来表述电流，我们已知了单位体积的自由电荷数，还需要知道哪些物理量？如果已知了这些物理量，请表示出电流的表达式。【探讨二】在某点解池内，时间内有个二价正离子和个一价负离子通过某横截面积，那么通过截面的电流表达式为？【探讨三】在某点解池内，时间内有个二价正离子到达阴极板，个一价负离子到达阳极板，那么通过截面的电流表达式为？
探讨一探讨二：探讨三：
一起总结回顾本节课所学。（23分钟）
备课资料图片
小结1、电源就是能把自由电子从正极搬到负极的装置。2、由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。3、大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。4、电荷的定向移动形成电流。
小结（3分钟）
作业：课本43页第3、4题基础训练37页11题
PAGE
第1页
/共
3页《电源和电流》教学设计
?
一、教材分析
学生在学习了第一单元的静电场，对电场力做功，电势能的变化已经有了已经有了较深刻的认识，此刻不失时机的引导学生认识恒定电场，是符合学生心里特点。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，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。
二、教学目标
1、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
2、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。
3、情感与价值观：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。
三、教学重点、难点
1、理解电源的形成过程及电流的产生。
2、会灵活运用公式计算电流的大小。
四、
学情分析
恒定电流是研究电场的又一跨越，学生具备静电场的基础知识是学习恒定电场的基础和保证，学生参与了静电场的学习中，对电场研究有了重要性的一定认识，既充满期待，
但是静电场的电势能，电场力做功，让学生觉得知识有些凌乱，因此，课堂教学中，可以采用教师引导学生分析，学生主动思考，师生共同总结（最好是教师先听学生的总结，再加以点评，这样既能发散学生的思维，调动学生的积极性，活跃课堂气氛，又能减少学生学习物理的恐惧感。
五、教学方法
探究、讲授、讨论、练习
六、课前准备
投影片，多媒体辅助教学设备
七、课时：一课时
八、教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
预习检查、总结疑惑?人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。?但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？过渡：这节课就来学习有关电流的知识。
倾听???倾听，思考
点名本节课的主题，激发学生激发学生学习物理的兴趣?让学生联系实际，想想电流在生产中的应用，并勾起学生对前面静电场知识的回忆。
情景引入、展示目标为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，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？（三）合作探究、精讲点播【过渡】要回答这个问题，就要从电源的知识学起。（一）、电源（投影）教材图2.1－1，（如图所示）?分别带正、负电荷的A、B两个导体球，它们的周围存在电场。如果用一条导线R将它们连接起来，分析A、B周围的电场、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？R中出现了怎样的电流？（投影）教材图2.1－2，（如图所示）
提出问题：如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过R流到A的电子取走，补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？【师生互动，建立起电源的概念。】板书：电源的定义【过渡】在有电源的电路中，导线内部的电场强度有何特点呢？（二）、导线中的电场（投影）教材图2.1－3，（如图所示）
【说明】图中各部分的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究，如图2.1－4所示。?【说明】：教师要引导学生运用微元法和矢量叠加的方法，探究导线中电场的变化情况，分析出最终导线两侧积累的电荷将达到平衡状态，垂直于导线方向上电场的分量将减为零，导线内的电场线保持和导线平行。这里一定要强调，这是电源电场和导线两侧的电荷得电场共同叠加的结果。?【过渡】：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何特点，又如何描述呢？?（三）、恒定电流恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流（为什么？）。电流的强弱就用电流这个物理量来描述。电流的定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。用I表示电流。【提问】电流的定义式是什么？??【提问】回忆一下初中学过的知识，电流的单位有哪些？它们之间的关系是什么？???????【提问】1A的物理意义是什么？????［投影］教材42页例题?【师生互动】：讨论，如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？【点评】：通过对结论的讨论，深化对物理概念和规律的理解。?（四）反思总结、当堂检测让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。布置作业
在教师的引导下，分析A、B周围的电场、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。?思考：电源P在把电子从A搬运到B的过程中，电子的电势能如何变化？电源发挥了怎样的作用？????????????思考：在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中还是否适用呢？??????????倾听、理解??????倾听、思考??????????倾听、理解?????倾听、理解???回答：I=回答：国际单位制中，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）和微安（μA）。它们之间的关系
1mA=10-3A；
1μA=10-6A?回答：如果在1
s内通过导体横截面的电荷量是1
C，导体中的电流就是1
A。即1A=1
C/s????????学生先自行推导，后倾听教师分析，做到理解题意，?????????????认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
通过现象对比，激发学生的求知欲。调动学生的学习积极性。?????引导学生讨论、解释可能会产生的现象。培养、锻炼学生的思维能力。通过学生回答，发表见解，培养学生语言表达能力。??????引导学生讨论导线中的电场将如何变化，最终又会达到怎样的状态。要把思维的过程展现给学生。?通过师生分析，建立起恒定电场的概念。引导学生理解电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程，不是静止不变的。???????????????[????????????????????????????????????????????????教师引导学生分析题意，构建物理模型，培养学生分析问题解决问题的能力。?
九、【板书设计】
课题1
电源和电流
一、电源：使电路中保持连续的电流，能把电子从A搬运到B的装置P就是电源。
二、恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。
三、恒定电流：恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流电流的定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。用I表示电流。电流的定义式：单位：安培（A）毫安（mA）和微安（μA）。它们之间的关系
1mA=10-3A；
1μA=10-6A1A的物理意义:如果在1
s内通过导体横截面的电荷量是1
C，导体中的电流就是
十、教学反思
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。2.1《电源和电流》
教学设计
一、教学概述
所教学科：高中物理
课题来源：人教版选修3-1第二章《恒定电流》第一节
所需课时：1课时
二、教学内容分析
本节教材内容处于学完电场之后，开始学习电路知识之前，是电场与电路两部分知识的衔接章节，起承上启下作用。这节课主要围绕“电流”这个概念的理解铺展开来，从“电流的形成”和“电流的大小”作为整节课的两大主线条。与初中相比，本节课对电流的理解更要从微观角度来理解，属于理论层次，研究的内容学生看不见，也不容易理解，很抽象，对学生的综合应用能力要求比较高。
三、学生分析
学生在学完静电场后，对电场力、电场力做功、电势（电势差）、电势能的概念已经有较深刻认识，除外也学过等势体上电荷的分布和转移情况，，此时引导学生理解电流式怎么形成的、电源的作用、引出恒定电流的定义及大小的描述符合学生心理特点。基于思考怎样使抽象的知识变得更形象、可见、学生容易接受、且符合学生的特点，本节课我设计了“讲授与探究”的教学方式、类比的方法、形象直观的实验来激发学生的求知欲和学习物理的兴趣，同时也设计了两个矛盾冲突点让学生更深入理解微观电流的表达式，以及培养学生敢于质疑和敢于创新的精神。
四、教学目标
（一）
基本知识与技能
1．知道电流产生的三种效应；
2．知道电流形成的条件和机制；
3．知道什么是恒定电流，记住电流的单位、方向的规定。
4．能够推导出电流的微观表达式。
（二）
过程与方法
1．通过自制的“电动驱车”和电容器的放电，引出本节课的课题以及电流产生的效应。
2．通过电容器放电使小灯泡发光及传感器对电流和电压的采集进行探究、讨论，得到电流的产生机制，并在实际问题求解中反思。
3．通过类比和探讨，得出计算电流的表达式，再通过给定情景和立体模型的建立，计算
出电流的微观表达式。
4．通过两个矛盾冲突点的设置和实验的演示，使学生更深入地理解电流和导体中的电荷运
动以及电场建立的关系。
（三）情感态度与价值观
1．运用已有静电学知识对实际问题进行反思，从中体会得到结论和解释问题的快乐。
2．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。
五、教学重点、难点
教学重点:
形成（持续）电流的条件和机制；
教学难点:
从微观角度理解导体中电流的表达式及理解电流和导体中的电荷运动以及电场
建立的关系。
六、教学资源与工具设计
演示实验器材：2200F电容器，1F的电容器，小灯泡，电键，导线，位移传感器和电压传
感器，1号电池两个，铜螺线管，1节充电电池，两个磁铁，小企鹅实验装置。
多媒体教学辅助：摄像头
、PPT
七、教学策略的设计和流程
(
引出课题
实验演示
D
IY
驱动
小车
和电容
器放电让小灯泡发亮
电流的
产生
及
电流的磁效
应和热效应
提出问题
电流
是怎么
形成
的
？
从能
的角度分析：
电势差
实验
验证
传感器采集
U-t
图像
从力
的角度分析：
电场力
提出问题
电流
强弱如何
计算
?
)
(
类比分析
得出
定义
电流
I
的
计算
;
方向的
规定
;
电流
的量
性
；
给定情景
建立模型
(1)
推
导
电流
的微观表达
;
(2)提出
问题：电流
I
跟
电荷的定向速度
V
有关
?
认知
冲突一
V
增大
，则
I
增大
；
但
现实
I
保持不变
（定性
和
定量演示实验）
通过
计算
V
为小值
；
但
现实
I
瞬间
形成
（实验
演示说明
）
认知
冲突
二
区分
：
（1）
定向
移动速度
关乎
电流的形成
(2)
电场建立速度
关乎
电流
的
大小
深入
理解
恒定
电流
总结
：
从
物理学科核心素养
的四个维度总结本堂课的内容；
拓展
：
介绍
生物电流、
日常现象
的电流
知识
以及
视频
播放泰瑟枪
的相关
知识
)
八、教学过程
[事件1]
教学任务：实验演示，课题引入，揭示研究本节可课题的重要性。
师生活动：
教师活动：演示电磁驱动小车实验，揭示电流的磁效应；
演示电容器使小灯泡发热发光，揭示电流的热效应；
同时指出电流还有热效应，因此研究本节课就显得尤为重要。
学生活动：观看实验、思考问题、知道电流的三大效应。
[事件2]
教学任务：探究电流形成的条件，从能的角度着重分析电源的作用是维持了电路的电势差。
师生活动：
教师提问：电容器在放电时是如何形成电流的？
学生回答：电荷的定向移动。
教师提问：为什么后来电流又消失了呢？
学生回答：电容器两端的导体成为等势体，电势差逐渐为0。
教师演示：借助传感器形象、直观呈现U-t图和I-t图，使学生明白电势差与电流一一对应，没有了电势差就没有电流。
教师演示：通过类比实验，小企鹅的移动玩具使学生明白小企鹅之所以动起来是因为高度差
的存在，为了让小企鹅持续移动，需要一套电动装置。
教师提问：那要形成持续的电流，怎么办？
学生回答：需要电源。
师生总结：电源起到了搬运电荷的作用，维持了电路的电势差。
[事件3]
教学任务：探究电流形成的条件，从力的角度着重分析电源的作用是提供了稳定电场。
师生活动：
教师提问：为什么有了电势差，导体中的自由电荷就能做到沿任意导线做定向移动呢？
学生回答：自由电荷在电路中受到了电场力的作用。
师生分析：垂直导线分量上的合场强为0，只剩下沿着导线方向的电场。虽导线上的电荷流
动，一个走了，另一个电荷补充上来，因此有电源和导线上电荷共同决定的电场
为恒定电场。
[事件4]
教学任务：探究电流大小，借助类比方法再通过比值法定义电流。
师生活动：
教师提问：电流有强弱，如何来描述电流的大小呢？
学生回答：单位时间内的电量来表示电流的大小。
类比提醒：给出图片，通过类比车流以及方便比较，概括出电流的大小可以借助通过某一横
截面单位时间的电量进行比较。介绍电流的单位、方向以及标量，
[事件5]
教学任务：推导电流的微观表达式I=nqvS,通过制造冲突深入理解恒定电流的原因。
师生活动：
教师提问：电流与自由电荷的定向移动速度存在什么样的关系呢？
学生活动：根据给定情景学生求出电流的微观表达。并得知电流I与定向移动速度V有关；
教师提问：带电粒子在电场力作用速度会越来越大，那电流I应该增大。
教师演示：定性分析灯泡的亮度不变，定量采集电压和电流的数值也保持不变。
教师提问：哪个环节出现了问题？
师生总结：自由电荷在运动过程中除受电场力作用外，还受其他粒子的阻碍作用，宏观上用电阻R这个物理量表示，所以从宏观统计而言自由电荷的平均速率我们认为不变，则电流保持不变。
[事件6]
教学任务：估算自由电荷定向移动速度V的大小，制造第二个冲突，借助自来水的使用来区分定向移动速度和电场建立速度。
师生活动：
教师提问：同学们知道自由电荷定向移动的速度有多大吗？请根据给定的数据信息计算出其值的大小。
学生活动：演练计算，明确自由电荷定向移动的速度为一小值。但是与打开开关灯泡瞬间就
亮而言不吻合。
师生总结：类比平常我们使用的自来水；自由电荷定向移动速度关乎电流的大小，电场建立
速度则关乎电流形成的快慢。
[事件7]
教学任务：基于物理科学素养的四个维度来总结本节课，拓展日常生活与电流有关的现象，最后以视频播放泰瑟枪总结结束本堂课。
师生活动：
教师总结：本节课从微观领域深入了解电流的形成原因和电流大小的描述，借助类比法的教学手段以及实验法明白电源的作用以及两种速率的区分，更通过比值定义法理解电流。接下来在来看跟电流有关的现象
学生活动：观看视频——泰瑟枪和了解日常跟电有关的现象。
板书设计：
(
电流
形成
定义
：
自由电荷
的定向移动
条件
：
电源提供
电势差
电源
产生恒定电场
决定
：
正电荷定向
移动方向
负电荷
定向移动反方向
大小
方向
定义：
Q/t
单位
：
A
,mA,uA
)
