导体中的电场和电流教学设计

导体中的电场和电流教学设计初阳学院综合理科092班顾静琰一、教材分析本节内容选自人教版高中物理选修3-1第二章第一节。这节课的主要内容是认识电流及其在电路中的作用，了解恒定电场的建立以及知道恒定电流的概念和计算表达式。本节内容是建立在了解静电场的基础上展开。同时它是恒定电流一章的第一节，为电动势、串并联电路等内容的学习打下基础。因此，在结构上起到了承上启下的作用。二、学情分析教学对象是普通高中二年级的学生，已经学习了静电场的相关知识，知道电场强度、电势差等概念。且这一时期学生的抽象思维和逻辑思维已经较好建立。而且由于电路与生活息息相关，学生在比较容易接受和理解本节内容。三、教学目标（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．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流。3．从微观意义上理解电流的强弱与自由电子平均速率的关系。（二）过程与方法通过类比和分析的方法，加深对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。（三）情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。四、教学重难点重点：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。五、教法学法类比法六、教学教具多媒体、板书、手电筒七、教学过程（一）创设情境，引入新课多媒体展示闪电的照片。演示实验：打开手电筒，使小灯泡持续发光。提出问题：雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，而手电筒的小灯泡却能持续发光。这是为什么？学生讨论交流。（二）新课教学1.电源带领学生阅读教材P41。师：从图中我们看到分别带正、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，那么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？学生思考并且回答问题。师：那么怎样才能使电路中有持续的电流？多媒体展示抽水机工作简易装置。水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池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。师：怎拦才能使水管中有源源不断的水流呢?生：利用抽气机使水不断抽到高处，保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。多媒体展示刚才的导体球A、B装置。师：很好，那么通过类比法，怎样才能使电路中有持续的电流呢?生：在A、B两个导体中间增加一个和抽水机类似的装置，使两端的电荷保持和原来一样。师：对，能把电子从A搬到B的装置P就是电源。从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置。2.恒定电场结合课本图2.1-3分析导线中的电场的分布情况。将电源正负极产生的电场对导线中某电子的作用力分解为平行和垂直导线的分力。垂直的分力使电子在导线一侧堆积，造成导线两侧出现电势差，此电场与电源正负极产生的电场相互叠加，会发现总电场线的方向更接近于和导线平行。如果不平行，那么电子将继续运动直至达到平衡。所以A、B周围空间的电场是由电源、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，不随时间变化，电场的分布也不会随时间变化。这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电场。3.恒定电流（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。注意：电流是标量，它的运算法则不是平行四边形法则，是代数和。（3）大小：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。定义式：tQI(4)单位：安培，A。（5）电流的微观表示：取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？---教师引导学生推导，得到公式Q=nV=nvtSq以及I=Q/t=nvqS。师：I=Q/t=nvqS就是电流的微观表示式，表示电流与单位体积内电荷的数目，移动速率，导体横截面以及电荷量有关。（6）电流的分类①直流电：方向不随时间而改变的电流。直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。②交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。4.课堂检测与评价练习1、下列叙述正确的是（）A．导体中电荷运动就形成电流B．电流的单位安培，是国际单位制的基本单位之一C．因为电流强度有方向，所以电流强度是矢量D．在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个方向练习2：原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核运动，电子的电荷量为e，等效电流有多大？练习3、某电解池中，若在2s内各有个二价正离子和个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是()．A．OB．0.8AC．1.6AD．3.2A练习4、有一横截面积为s的铜导线，流经其中的电流强度为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为（）A．nvsΔtB．nv·ΔtC．etID．setI5.布置作业，巩固升华完成P43问题与练习：1、2、3。八、板书设计§2.1导体中的电场和电流一、电源1.概念：能把电子从A搬到B的装置P就是电源二、恒定电场1.概念：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场三、恒定电流1.概念：电荷的定向移动形成电流2.方向：规定为正电荷定向移动的方向3.大小：tQI4.单位：安培，A5.微观解释6.电流的分类：直流电交流电