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1、1电源和电流整体设计教学分析学生在学习了第一单元的静电场后，对电场力做功、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。能力开展目标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一一电流。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。4 .通过对电源、电流的学习，学生学会类比理解电动
2、势，培养学生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学问题。教学重点节点及突破重点理解电源的形成过程及电流的产生，会灵活运用公式计算电流的大小。本节课把电源与抽水机进行类比解决了电源的作用这个难点。教学方法与手段课堂教学中，采用教师引导学生分析，学生主动思考，师生共同总结或加以点评的方法，既能发散学生的思维，调动学生的积极性，活泼课堂气氛，又能减少学生学习物理的恐惧感。对于电源的作用这一难点通过类比的方法使学生更容易理解。课前准备教学媒体投影片，多媒体课件，电闪雷鸣的视频，静电图片，小灯泡发光的简单电路。知识准备1 .静电场的电场线，电势、电势差的有关知识。2 .初中
3、电流的形成的有关知识。教学过程主要教学环节与事件：分任务、师生活动、设计说明。导入新课活动1教学任务：创设情景，导入新课。师生活动：【展示】雷鸣电闪的视频。【演示】小灯泡发光的实验。观察并小组讨论：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，而电路中的小灯泡却能持续发光？通过现象比照，激发学生的求知欲。调动学生的学习积极性。结论：小灯泡电路中有电源。推进新课活动2教学任务：电源的作用。师生活动：投影下面的图片思考与讨论：分别带正、负电荷的A、B两个导体球，如果用一条导线将它们连接起来，A、B之间的电势差会发生什么变化？最后，A、B两个导体球会到达什么状态？导线中能
4、否出现电流？这个电流有什么特点？结论：最终A、B两个导体球会到达静电平衡状态，导线中的电流只能是瞬时的。思维拓展：如何使电路中有持续电流？类比：如图,水池A、B的水面有一定的高度差，假设在A、B之间用一细管连起来，那么水在重力的作用下定向运动，从水池A流动到水池B。A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。思考与讨论：怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？结论：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。思维拓展：电源的作用与抽水机相似就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置，使得导体两端保持电势差
5、（电压），电路中就会有持续的电流。结论：电源能使电路中产生持续电流。活动3教学任务：导线中的电场师生活动：问题一：在有电源的电路中，导线内部的电场强度有何特点呢？投影（如下图）介绍图中各局部的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究，如图所示。讨论与交流：导线中的电场将如何变化，最终又会到达怎样的状态？参考解释：导线中的电场是两局部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做定向移动，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。其二是这些感应电荷产生附加电场，
6、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，而到达动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只会在导体中定向移动。导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。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。结论：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。活动4教学任务：恒定电流师生活动：问题引导：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呢？参考解释：由于恒定电场的作用，导体中自由电荷定向运动的速率增加，而在运动过程中会与导体内不动
7、的粒子碰撞从而减速，因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串联一个电流表，电流表的读数保持恒定。总结与归纳：恒定电场中的电流是恒定不变的，大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。活动5教学任务：电流强弱的描述电流。师生活动：问题引导：如何表示恒定电流的强弱呢？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。电流定义式：I=?单位：国际单位：安培（八）,1A=ICso常用单位：毫安(mA)、微安(nA)。电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。思维拓展：(D电流是标量；(2)在金属导体中，电流方向与自由电荷(电子)
8、的定向移动方向相反；(3)在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反。导电时，电荷量q表示通过截面的正、负离子电荷量绝对值之和。活动6教学任务：电流的应用。师生活动：出示标杆题组1 .在金属导体中，假设10s内通过横截面的电荷量为10C,那么导体中的电流为；结论：电流等于通过导体横截面的跟通过这些_所用的的比值。2 .关于电流的方向，以下表达中正确的选项是()A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C.不管何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有
9、时与负电荷定向移动的方向相同电流方向与正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向O3 .某电解槽横截面积为0.5,假设10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电荷量均为1C,那么电解液中的电流为O在电解液中，电荷量是通过截面的正、负离子电荷量绝对值O答案：1.lA电荷量电荷量时间2. C相同相反3. 0.2之和活动7教学任务：电流的微观表达式。问题引导：在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个电荷的电荷量为q,电荷的定向移动速率为v。请你用以上物理量表示电流Io参考解释：在时间t内通过导体某截面的电荷量为：Q=(Vt
10、S)nq所形成的电流为：I=Qt=nqSv0知识应用举例标杆题1有一条横截面积S=InIm2的铜导线，通过的电流I=1A。铜的密度P=8.9X10,kg11?,铜的摩尔质量M=6.4XI。-。kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02X10mo1-,电子的电荷量e=-1.6X10一凶C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。解：设自由电子在导线内定向移动的速率是V取一段导线(如图)导线左端的自由电子经过时间t到达右端自由电子从它的左端定向移动到右端所用的时间记为t,那么这段导线的长度为vt,体积为VtS,质量为PvtS0这段导线中的原子数为n=zNA可以认为铜导线中平均每个铜原子奉献一个自由电子(
11、一般条件下铜可视作一价元素)，那么这段导线中的自由电子数目与铜原子的数目相等，也等于n。由于时间t内这些电子全部通过右端横截面，因此通过横截面的电荷量是q=ne=P；SNAe把这个式子代入I=?,得I=誓迎tM.,.,IM从中解出V=获标代入数值后得v=7.5乂10-5In/s。思维拓展：你认为计算出的电子定向运动速率与我们的生活经验是否相符？怎样解释？结论：电子的定向运动速率与导线中电场的速率不同。课堂稳固与反应活动8课堂检测教学任务：形成性测试：学生独立完成。时间：5分钟。1 .以下表达中正确的有（）A.导体中电荷运动就形成电流B.电流的单位是安C.电流是一个标量，其方向是没有意义的D.对于导体，如果两端电势差不为零，那么电流一定不为零2 .关于电流，以下说法正确的选项是（）A.根据I=，可知I与q成正比B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，那么导体中的电流是恒定电流C.电流有方向，电流是标量D.电流的单位“安培不是国际单位制3 .某电解质溶液，如果在IS内共有5.0Xl（T个二价正离子和1.OXlOI9个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流是多大？答案：1.B2.C3.3.2课堂小结教学任务：引导学生从知识、方法、情感的角度小结本节课的活动。认真总结概括本节内容，让学生把自己这节课的体会说出来，并进行比拟，看谁的更好，好在什么地方。布置作业
