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2019-2020年高中物理 恒定電流2.1導(dǎo)體中的電場(chǎng)和電流教案 魯科版選修3-1 課 題 2.1導(dǎo)體中的電場(chǎng)和電流 課 型 新授課（ 課時(shí)） 教 學(xué) 目 標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1、了解電源的形成過(guò)程。 2、掌握恒定電場(chǎng)和恒定電流的形成過(guò)程。 （二）過(guò)程與方法 在理解恒定電流的基礎(chǔ)上，會(huì)靈活運(yùn)用公式計(jì)算電流的大小。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)本節(jié)對(duì)電源、電流的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理問(wèn)題。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 理解電源的形成過(guò)程及電流的產(chǎn)生。 會(huì)靈活運(yùn)用公式計(jì)算電流的大小。 教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí) 教 學(xué) 手 段 投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備 教學(xué)活動(dòng) （一）引入新課 教師：人類(lèi)通過(guò)對(duì)靜電場(chǎng)的研究不僅獲得了許多關(guān)于電現(xiàn)象的知識(shí)，而且形成了若干重要的電學(xué)概念和研究方法，成為電學(xué)理論的重要基礎(chǔ)。 但是，無(wú)論在自然界還是生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，更廣泛存在著的是電荷流動(dòng)所引起的效應(yīng)。那么，電荷為什么會(huì)流動(dòng)？電荷流動(dòng)服從什么規(guī)律，產(chǎn)生哪些效應(yīng)？這些效應(yīng)對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)、生活方式和社會(huì)進(jìn)步又起著怎樣的作用呢？ 過(guò)渡：這節(jié)課就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)電流的知識(shí)。（板書(shū)課題：導(dǎo)體中的電場(chǎng)和電流） （二）進(jìn)行新課 教師活動(dòng)：為什么雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流能使天空發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光？ 通過(guò)現(xiàn)象對(duì)比，激發(fā)學(xué)生的求知欲。調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。 過(guò)渡：要回答這個(gè)問(wèn)題，就要從電源的知識(shí)學(xué)起。 1．電源 教師：（投影）教材圖2.1－1，（如圖所示） 分別帶正、負(fù)電荷的A、B兩個(gè)導(dǎo)體球，它們的周?chē)嬖陔妶?chǎng)。如果用一條導(dǎo)線R將它們連接起來(lái)，分析A、B周?chē)碾妶?chǎng)、A、B之間的電勢(shì)差會(huì)發(fā)生什么變化？最后，A、B兩個(gè)導(dǎo)體球會(huì)達(dá)到什么狀態(tài)？R中出現(xiàn)了怎樣的電流？ 學(xué)生活動(dòng)：在教師的引導(dǎo)下，分析A、B周?chē)碾妶?chǎng)、A、B之間的電勢(shì)差的變化情況。認(rèn)識(shí)到，最終A、B兩個(gè)導(dǎo)體球會(huì)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(shí)的。 教師：（投影）教材圖2.1－2，（如圖所示） 提出問(wèn)題：如果在AB之間接上一個(gè)裝置P，它能把經(jīng)過(guò)R流到A的電子取走，補(bǔ)充給B，使AB始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，情況會(huì)怎樣呢？ 引導(dǎo)學(xué)生討論、解釋可能會(huì)產(chǎn)生的現(xiàn)象。培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的思維能力。通過(guò)學(xué)生回答，發(fā)表見(jiàn)解，培養(yǎng)學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力。 師生互動(dòng)，建立起電源的概念。 思考：電源P在把電子從A搬運(yùn)到B的過(guò)程中，電子的電勢(shì)能如何變化？電源發(fā)揮了怎樣的作用？ 過(guò)渡：在有電源的電路中，導(dǎo)線內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度有何特點(diǎn)呢？ 2、導(dǎo)線中的電場(chǎng) 教師：（投影）教材圖2.1－3，（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(chǎng)線放大后進(jìn)行研究，如圖2.1－4所示。 教師引導(dǎo)學(xué)生討論導(dǎo)線中的電場(chǎng)將如何變化，最終又會(huì)達(dá)到怎樣的狀態(tài)。要把思維的過(guò)程展現(xiàn)給學(xué)生。 說(shuō)明：教師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用微元法和矢量疊加的方法，探究導(dǎo)線中電場(chǎng)的變化情況，分析出最終導(dǎo)線兩側(cè)積累的電荷將達(dá)到平衡狀態(tài)，垂直于導(dǎo)線方向上電場(chǎng)的分量將減為零，導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行。這里一定要強(qiáng)調(diào)，這是電源電場(chǎng)和導(dǎo)線兩側(cè)的電荷得電場(chǎng)共同疊加的結(jié)果。 通過(guò)師生分析，建立起恒定電場(chǎng)的概念。引導(dǎo)學(xué)生理解電荷的“穩(wěn)定分布”是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，不是靜止不變的。 思考：在靜電場(chǎng)中所學(xué)的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系等，在恒定電場(chǎng)中還是否適用呢？ 過(guò)渡：在恒定電場(chǎng)中自由電荷會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，而發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，從而形成電流，恒定電場(chǎng)中的電流有何特點(diǎn)，又如何描述呢？ 3、恒定電流 教師：恒定電場(chǎng)中的電流是恒定不變的，稱(chēng)為恒定電流（為什么？）。 電流的強(qiáng)弱就用電流這個(gè)物理量來(lái)描述。 電流的定義：物理上把通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過(guò)這些電荷量所用的時(shí)間t的比值稱(chēng)為電流。用I表示電流。電流的定義式是什么？ 學(xué)生：I= 教師：回憶一下初中學(xué)過(guò)的知識(shí)，電流的單位有哪些？它們之間的關(guān)系是什么？ 學(xué)生：在國(guó)際單位制中，電流的單位是安培，簡(jiǎn)稱(chēng)安，符號(hào)是A。 電流的常用單位還有毫安（mA）和微安（μA）。 它們之間的關(guān)系是： 1 mA=10-3A； 1μA=10-6A 教師：1A的物理意義是什么？ 學(xué)生：如果在1 s內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量是1 C，導(dǎo)體中的電流就是1 A。即1A=1 C/s ［投影］教材42頁(yè)例題，教師引導(dǎo)學(xué)生分析題意，構(gòu)建物理模型，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。 師生互動(dòng)：討論，如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符？怎樣解釋?zhuān)? 點(diǎn)評(píng)：通過(guò)對(duì)結(jié)論的討論，深化對(duì)物理概念和規(guī)律的理解。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。 點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開(kāi)，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。 （四）實(shí)例探究 ☆關(guān)于電流的方向 【例1】關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是_______ A．金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向 B．在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定 C．不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向 D．電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同 解析：正確選項(xiàng)為C 電流是有方向的，電流的方向是人為規(guī)定的。物理上規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向一定與電流的方向相反。 ☆關(guān)于電流的計(jì)算 【例2】某電解質(zhì)溶液，如果在1 s內(nèi)共有5.01018個(gè)二價(jià)正離子和1.01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)電解質(zhì)溶液的電流強(qiáng)度是多大？ 解析：設(shè)在t=1 s內(nèi)，通過(guò)某橫截面的二價(jià)正離子數(shù)為n1，一價(jià)離子數(shù)為n2，元電荷的電荷量為e，則t時(shí)間內(nèi)通過(guò)該橫截面的電荷量為q=（2n1+n2）e 電流強(qiáng)度為I===1.610-19A=3.2 A 【例3】氫原子的核外只有一個(gè)電子，設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e，運(yùn)動(dòng)速率為v，求電子繞核運(yùn)動(dòng)的等效電流多大？ 解析：取電子運(yùn)動(dòng)軌道上任一截面，在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過(guò)這個(gè)截面的電量q=e，由圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)有： T= 根據(jù)電流的定義式得： I= 學(xué) 生 活 動(dòng) 作 業(yè) 書(shū)面完成P43“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2題；思考并回答第3題。 板 書(shū) 設(shè) 計(jì) 教 學(xué) 后 記