11.1《 电源和电流》教学设计-2020-2021学年人教版（2019）高中物理必修第三册word版含答案

11.1《
电源和电流》教学设计
课题
11.1《
电源和电流》
学科
物理
年级
教材
分析
本节主要使学生们了解电源、恒定电场和恒定电流，并对电流的微观解释和新能源电动车中的电池做了简单介绍。
本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第11章第1节的内容,作为本章的开篇，一是向学生们介绍电学产生了巨大的工程应用领域，使学生们意识到我们所学的内容与生活是息息相关的；二是扩展学生们对电场的认识，加强学生对物质观的认识。
学情分析
本节内容以电源为切入点，首先以产生电流为目的，然后再引导学生思考产生持续电流的条件。当学生明白电源在电路中的作用后，再从电源过渡到恒定电场，并简单对恒定电场与静电场做一对比。最后，以恒定电场会产生恒定电流为本节的重点，结构合理，逻辑清晰，不致使学生从静电场到电路的变化感到突兀。
教学目标与核心素养
一、教学目标
1.了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场。
2.知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流。
3.理解电流形成的微观解释。
二、核心素养
物理观念：通过对电流的形成的学习，培养学生的物质观念。
科学思维：从分析电源的作用入手，类比滑梯运动，培养学生应用类比方法和物理知识解决实际问题的能力。
科学探究：通过电流形成的微观解释的探究，理解电流形成的本质．
科学态度与责任：通过对恒定电场会产生恒定电流的了解，建立科学态度，激发学生探究知识热情。
重点
1、知道电流的定义及单位、方向的规定；
2、理解恒定电场会产生恒定电流。
难点
理解电流形成的微观解释。
教学过程
环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
一、学习目标展示
1.了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场。
2.知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流。(重点)
3.理解电流形成的微观解释。(难点)
二、情景引入
电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，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？
了解本节课学习目标
学生观察图片思考
有目的的学习
为引入电电荷的概念做铺垫
讲授新课
【自学感知】
一、电源
1．定义：如图所示，能把电子从A搬运到B的装置。其中A、B为电源的两个电极。
2．作用：使电路中的电流能够持续存在。
二、恒定电流
1．恒定电场：稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
2．自由电荷定向运动的平均速率特点：在恒定电场的作用下，自由电荷定向运动，在运动中与导体内不动的粒子不断碰撞，阻碍了自由电荷的定向运动，结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。
3．定义：大小、方向都不随时间变化的电流。
4．电流
(1)物理意义：描述电流强弱程度的物理量。
(2)表达式：I＝q/
t。
(3)方向规定：把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
(4)单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A，常用的电流单位还有：毫安(mA)和微安(μA)，它们与安培的关系是：1
mA＝10－3A、1μA＝10－6A。
拓展学习
示波管的原理
1、微观解释：如果导体两端有电势差，在导体内部就建立了电场，导体中的自由电子就要受到静电力的作用。这样，自由电子在静电力的作用下定向移动，形成电流。
2、电流和自由电子定向移动平均速率的关系：设导体的截面积为S，自由电子数密度（单位体积内的自由电子数）为n，自由电子定向移动的平均速率为v，
则时间t内通过某一截面积的自由电子数为nSvt。由于电子电荷量为e，因此，时间t内通过截面积的电荷量q=neSvt。根据电流的公式I=q/t，得I=neSv。
3、电流的传导速率：闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场，各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。
【探究解惑
】
探究一：金属导体和电解液中电流如何计算？
1．金属导体中电流的计算
金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝q/t计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量。
2．电解液中电流的计算
电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝q/t计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。
例1：如图所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t
内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2。
(1)确定通过导电液体中电流的方向；
(2)计算导电液体中电流的大小。
答案：　(1)电流方向为正电荷定向移动方向或负电荷定向移动方向的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右。
(2)I＝(|q1|＋|q2|)/t。
探究二：I＝neSv与I＝q/t的区别？
答：I＝neSv是电流的决定式，即电流的大小由n、e、S、v共同决定，其中e是单个自由电荷的电荷量；而I＝q/t是电流的定义式，其中q是通过导体横截面的电荷量(不是通过单位横截面积的电荷量)。
例2：横截面积为S的导线中通有电流I，已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt
内通过导线横截面的电子数是(　
　)
A．nSvΔt　　B．nvΔt　　C.
IΔt/e
D.
IΔt/Se
解析：①根据电流的定义式可知，在Δt内通过导线横截面的电荷量q＝IΔt，
在这段时间内通过的自由电子数为N＝q/t＝I
Δt
/e。
C对
②自由电子定向移动的速率是v，因此在时间Δt内，位于以横截面为底、长l＝vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面，如图所示，这段导线的体积V＝Sl＝SvΔt，所以Δt内通过横截面的自由电子数为N＝nV＝nSvΔt。A对
答案:
A、C
探究三、对电流微观解释中三种速率的理解
①电子定向移动平均速率:电子在金属导体中的平均运动速率,也是公式I=neSv中的v,大小约为10-5
m/s。
②电流的传导速率:电流在导体中的传导速率等于光速,为3×108
m/s。闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立恒定电场,电路中各处的自由电子几乎同时定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流。
③电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105
m/s。由于热运动向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流。
例3、一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是(　　)
A.单位体积内自由电子数较多
B.自由电子定向移动的速率较大
C.自由电子的热运动速率较大
D.电流的传导速度较大
解析　对同一根导线单位体积内的自由电子数是一样的，A错误；电流和自由电子的定向移动的速率有关，与自由电子的热运动速率无关，故B正确，C错误；电流的传导速度是电场的形成速度等于光速c，和电流的大小无关，选项D错误。
答案　B
例4：有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的2倍,而单位时间内通过横截面的电荷量乙是甲的2倍,以下说法正确的是(　　)
A.甲、乙两导体的电流相同
B.乙导体的电流是甲导体的2倍
C.乙导体中自由电荷定向移动的平均速度是甲导体的2倍
D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的平均速度大小相等
解析:由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍,因此通过乙导体的电流是甲的2倍,故选项A错误,而选项B正确。由于I=neSv,得v=
I
/neS
,由于不知道甲、乙两导体的性质(n不知道),所以无法判断v,故正确选项为B。
答案:B
学生阅读课文，认真研究，然后填空，对填不出的空重新看书理解并与同桌讨论。
学生理解后记忆
学生思考讨论
并回答
学生独立完成解题过程
在教师的引导下学生分析。
学生思考讨论并在教师的引导下回答
学生练习
把读书自学的机会还给学生。
锻炼学生的逻辑思维能力
帮助学生透彻理解公式的实质。
让学生理解实际情形下所学知识是如何应用的。
锻炼学生的分析能力，
教师引导下的讨论，注重学生的讨论过程，淡化探究的结果，给学生成功的喜悦。
强化所学知识
课堂小结
梳理自己本节所学知识。
根据学生表述，查漏补缺，
板书
一、电源
1．定义：如图所示，能把电子从A搬运到B的装置。其中A、B为电源的两个电极。
2．作用：使电路中的电流能够持续存在。
二、恒定电流
1．恒定电场：稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
2．自由电荷定向运动的平均速率特点：
3．定义：大小、方向都不随时间变化的电流。
4．电流
(1)物理意义：描述电流强弱程度的物理量。
(2)表达式：I＝q/
t。
(3)方向规定：把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
(4)单位：安培
符号是A
1
mA＝10－3A、1μA＝10－6A。
教学反思
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精品试卷·第
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