《電源和電流》示范教案

2.1電源和電流教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能1讓學(xué)生明確電源在直流電路中的作用，理解導(dǎo)線中的恒定電場的建立2知道恒定電流的概念和描述電流強(qiáng)弱水準(zhǔn)的物理量-電流3從微觀意義上看電流的強(qiáng)弱與自由電子平均速率的關(guān)系。通過類比和分析使學(xué)生對電源的的概念、導(dǎo)線中的電場和恒定電流等方面的理解。 三、情感態(tài)度與價值觀通過對電源、電流的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活的生產(chǎn)實(shí)踐的意識，勇于探究與日常生活相關(guān)的物理學(xué)問題。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：理解電源的形成過程及電流的產(chǎn)生。難點(diǎn)：電源作用的道理，區(qū)分電子定向移動的速率和在導(dǎo)線中建立電場的速率這兩個不同的概念。教學(xué)過程教師活動：為什么雷鳴電閃時，強(qiáng)大的電流能使天空發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，但它只能存有于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光？通過現(xiàn)象對比，激發(fā)學(xué)生的求知欲。調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。過渡：要回答這個問題，就要從電源的知識學(xué)起。1電源教師：（投影）教材圖2.11，（如圖所示）分別帶正、負(fù)電荷的A、B兩個導(dǎo)體球，它們的周圍存有電場。如果用一條導(dǎo)線R將它們連接起來，分析A、B周圍的電場、A、B之間的電勢差會發(fā)生什么變化？最后，A、B兩個導(dǎo)體球會達(dá)到什么狀態(tài)？R中出現(xiàn)了怎樣的電流？學(xué)生活動：在教師的引導(dǎo)下，分析A、B周圍的電場、A、B之間的電勢差的變化情況。理解到，最終A、B兩個導(dǎo)體球會達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。理解導(dǎo)線R中的電流只能是瞬時的。【問題】如何使電路中有持續(xù)電流？（讓學(xué)生回答電源）類比：（把電源的作用與抽水機(jī)實(shí)行類比）如圖21，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之間用一細(xì)管連起來，則水在重力的作用下定向運(yùn)動，從水池A運(yùn)動到水池B。A、B之間的高度差很快消失，在這種情況下，水管中只可能有一個瞬時水流。教師提問：怎攔才能使水管中有源源持續(xù)的水流呢?讓學(xué)生回答：可在A、B之間連接一臺抽水機(jī)，將水池B中的水抽到水池A中，這樣可保持A、B之間的高度差，從而使水管中有源源持續(xù)的水流。歸納： 電源就是把自由電子從正極搬遷到負(fù)極的裝置。（從能量的角度看，電源是一種能夠持續(xù)地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置）2導(dǎo)線中的電場：教師：（投影）教材圖2.13，（如圖所示）介紹圖中各部分的意義，取出圖中方框中的一小段導(dǎo)線及電場線放大后實(shí)行研究，如圖所示。教師引導(dǎo)學(xué)生討論導(dǎo)線中的電場將如何變化，最終又會達(dá)到怎樣的狀態(tài)。要把思維的過程體現(xiàn)給學(xué)生。導(dǎo)線中的電場是兩部分電荷分布共同作用產(chǎn)生的結(jié)果，其一是電源正、負(fù)極產(chǎn)生的電場，可將該電場分解為兩個方向：沿導(dǎo)線方向的分量使自由電子沿導(dǎo)線作定向移動，形成電流；垂直于導(dǎo)線方向的分量使自由電子向?qū)Ь€某一側(cè)聚集，從而使導(dǎo)線的兩側(cè)出現(xiàn)正、負(fù)凈電荷分布。其二是這些電荷分布產(chǎn)生附加電場，該電場將削弱電源兩極產(chǎn)生的垂直導(dǎo)線方向的電場，直到使導(dǎo)線中該方向合場強(qiáng)為零，而達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)。此時導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持與導(dǎo)線平行，自由電子只存有定向移動。因?yàn)殡姾傻姆植际欠€(wěn)定的，故稱恒定電場。通過“思考與討論”讓學(xué)生區(qū)分靜電平衡和動態(tài)平衡。恒定電場：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場稱恒定電場。3電流（標(biāo)量）（1）概念：電荷的定向移動形成電流。（2）電流的方向：規(guī)定為正電荷定向移動的方向。（3）定義：通過導(dǎo)體橫截面的電量跟通過這些電量所用的時間的比值。定義式：電流的微觀表示：取一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，設(shè)導(dǎo)體中的自由電子沿導(dǎo)體定向移動的速率為v。設(shè)想在導(dǎo)體中取兩個橫截面B和C，橫截面積為S，導(dǎo)體中每單位體積中的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷帶的電量為q，則t時間內(nèi)通過橫截面C的電量Q是多少？電流I為多少？-引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)老師歸納：Q=nV=nvtSq I=Q/t=nvqS 這就是電流的微觀表示式。（4）單位：安培（A），1 A =103mA = 106A（5）電流的種類 直流電：方向不隨時間而改變的電流。直流電分為恒定電流和脈動直流電兩類：其中大小和方向都不隨時間而改變的電流叫恒定電流；方向不隨時間改變而大小隨時間改變的電流叫脈動直流電。 交流電：方向和大小都隨時間做周期變化的電流。分析課本例題通過例題分析讓學(xué)生把電流與導(dǎo)線內(nèi)自由電子的定向移動的速率聯(lián)系起來，同時說明定向移動的速率和在導(dǎo)線中建立電場的速率是兩個不同的概念。