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1、《電流和電源》教學(xué)設(shè)計
一、 教材分析
本節(jié)教材內(nèi)容有初中所學(xué)知識和高中所學(xué)靜電場知識鋪墊,開篇引入承接前一章所教靜電場相關(guān)內(nèi)容。教材首先利用學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的等勢體上電荷的分布和轉(zhuǎn)移情況,然后引導(dǎo)學(xué)生分析恒定電場形成的過程,并引出了電源和恒定電流的定義和物理意義。教師引導(dǎo)學(xué)生分析思考,這樣更能激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)物理的興趣。
二、 學(xué)情分析
恒定電流是研究電場的又一跨越,學(xué)生具備靜電場的基礎(chǔ)知識是學(xué)習(xí)恒定電場的基礎(chǔ)和保證,學(xué)生參與了靜電場的學(xué)習(xí)中,對電場研究有了重要性的一定認(rèn)識,既充滿期待,
但是靜電場的電勢能,電場力做功,讓學(xué)生覺得知識有些凌亂,因此,課堂教學(xué)中,可以采
2、用教師引導(dǎo)學(xué)生分析,學(xué)生主動思考,師生共同總結(jié)。
三、 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)弱程度的物理量——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。
(二)過程與方法
通過類比和分析使學(xué)生對電源的概念、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有關(guān)的物理學(xué)問題。
四、 教學(xué)重難點(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,
3、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。
五、 教學(xué)過程
1.電源:
先分析課本圖,說明該裝置只能產(chǎn)生瞬間電流(從電勢差入手)
【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)進(jìn)行類比)如圖2—1,水池A、B的水面有一定的高度差,若在A、B之間用一根細(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:怎么樣才能使水管中有源源不斷的電流呢?
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
4、之間的高度差,從而使水管中有源源不斷的水流。
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,電源是一種能夠不斷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:(簡單提一下)
結(jié)合課本圖,分析導(dǎo)線中的電場的分布情況。
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)
5、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,自由電子只存在定向移動。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
6、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 = 106μA
(5)電流的種類
① 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。
② 交流電:方向和大小都隨時間做周期變化的電流。
【問題】如何用圖象表示直流電和交流電?
分析課本例題(詳見課本,這里略)
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。
六、 板書設(shè)計
電源和電流
一、 電源
二、 恒定電場
三、 恒定電流
I=q/t
單位:安培 1A=1C/s
1A=103mA
1A=106μA