人教版 (2019)必修 第三册电源和电流表格教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第三册电源和电流表格教学设计，共5页。教案主要包含了总结等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
高中物理
年级
高一
学期
春季
课题
电源和电流
教科书
书 名：必修三
出版社：人民教育出版社 出版日期：2019年07月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
教学目标
物理观念：1.认识电源及电流概念2.树立恒定电场的观念3.建立动态平衡的观念
科学思维：1.类比模拟，利用水泵抽水、弹珠运动等建立微观模型；2.思维方法，应用推理、建模等解决问题。
科学探究：1.用电容器充放电、水泵抽水建立电源概念；2.用弹珠滚动建立电流模型。3.用仿真实验模拟电路状态
科学态度与责任：1.引入：抽象问题宏观显化：2.探究：实验探究方法多样；3.拓展：节能环保科学佳话。
教学内容
教学重点：电流、电源概念的建立与理解
教学难点：理解电源、电流含义及应用
教学过程
（一）电源模型的初步建构
1.创设情境，对比体验
师：同学们好，今天我们一起学习的主题是电源和电流，来看这样一幅动图，请问闪电为什么闪一下，经历了什么物理过程？
生：云层带电，空气电离，经历放电时出现现象，
师：结合生活经验，同学们能找到类似的闪光时刻吗？
生：a.舞台灯闪耀 b.出警巡逻的警车，c. 照相机的闪光灯等
创设情境：现在借助以下实验器材：电容器、发光二极管、电池等，一起体验电容器对二极管放电闪光的过程。首先使用电池对电容器充电，注意红线触碰长脚，然后对二极管放电，长脚对长脚。观察现象
现象：开关闭合后，闪亮后熄灭。
师：我们把电容器极板带电等效为如图，“放电闪光”是什么过程呢？
生：电荷定向移动的过程，电荷为什么会移动呢?其他材料（塑料管、橡胶行不行、漆包线）
生：存在电势差，（被吸引、驱动）
师：所以形成电流需要哪些条件？
生：自由电荷，存在电压（板书）
设计意图：（1）承前启后，借助电容器引发学生对电荷定向移动的思考，引出学习内容。
（2）从如何形成电流的情境初步建立电源模型，为闭合电路欧姆定律中电动势的学习埋下伏笔。
2.科学探究，建构模型
师：刚才我们通过电容器实现了短暂的通电，形成了电流，为什么不能实现发光？如何才能使导线中存在持续的电流呢？
生：用电池
科学论证：请通过活动探究思考，观察现象进行验证。
追问：观察到持续发光了吗？自由电子不是被正电荷中和了吗？用什么魔力B球的电子源源不断的向A球移动？让A球的负电荷补充到B球上呢？
活动：用另外的装置类比如何电子再从A球“搬回”到B球上。
类比迁移：用抽水机将水从B容器中抽回到A容器中， 源源断地抽水，水也就源源不断地由 A 容器流向B容器，
师：水泵的作用是什么？
生：把低处的水搬运至高处。维持水压，
类比：电源如同水泵，是“搬运”（低处）电荷的装置，可以叫“电泵”。
设计意图：（1）实验特殊的装置，实现持续发光，发现问题，引出学习内容。
观察水泵工作方式类比电源，感悟电源的作用，解决问题。
（二）电流模型的研究
1.恒定电场的建构
（1）创设情境，类比抽象
师:在有电源的电路中，导线内部的电场有何特点？可以认为电源两极上带有等量异种电荷，截取其中一段导线进行研究.这是点电荷的电场，如果有导体在其中会静电平衡。用工作的辉光球模拟点电荷（正负交替变化），日光灯模拟一段导线。观察灯管会不会亮，如果亮注意各处亮度关系。
现象：改变摆放角度和位置，发现灯管各处亮度相同，
师：根据教材内容推理归纳导线内的电场
生：电子打到灯管积累了电荷，形成感应电场，产生荧光效应，在电源电荷和感应电场共同作用，导线内的合电场沿导线方向。
（2）科学探究，辨析概念：
思考问题：在有电源的电路中，电荷的分布有什么特点？
合作探究：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，但流失的同时补充充分，电场的分布也是稳定的，形成稳恒电场。
师：在有电源的电路中，导线内的电场沿导线方向，那么电子做什么运动？
观点1：会一直加速下去，因为自由电子受到与场强方向的相反的电场力作用，做加速运动，所以速度会越来越大。
观点2：灯管的亮度不会随着时间的推移不断变亮，亮度稳定。
通过论证得出导线内还有带正电的原子核和不可以自由移动的电子，加速后的自由电子会与这些粒子碰撞，碰撞阻碍自由电子的加速，结果是大量自由电子定向运动的平均速率不随时间变化，形成恒定电流。
实验结果：恒定电场内，大量电荷定向运动速率不变，形成恒定电流，提出概念。
设计思路：(1) 通过实验类比和理论探究，推理得出通电线路中的电场是稳恒电场，让学生了解导线内电场形成的机理，经历科学探究过程。
(2) 科学探究恒定电流，借助问题情境，提升学生的质疑能力和论证能力，通过理论探究及实验类比验证，得出正确结论，形成概念。
2.恒定电流的研究
（1）创设情境，建构概念
提出问题：如何描述电流的强弱？
师：由于电流是电荷的定向移动形成的，现实中无法观察到电荷的移动，怎么办？
类比迁移：以道路天桥为参考，统计相同时间(单位时间) 内通过汽车的数量，得出结论，可以在电路的某一截面处统计相同时间(单位时间) 内通过的定向移动的电荷的数量。
得出概念：给出电流强度的定义
概念理解：1.车辆在某位置存在双向移动，电荷在某截面碰到类似情况如何处理？
2.电流有正负之分，是标量还是矢量，怎么理解？
（证据一：电流正负只是表明流向。矢量需要满足平行四边形法则，电流是不满足的，电流的空间方向实际上意义不大。一根导线直着放和弯着放，对电流的效果是相同的；证据二：计算方式是I=U/R，这里U、R都是标量，因此I也是标量）
（2）类比探究，理解本质
提出问题：从微观上研究，电流强度与什么因素有关呢？
猜想假设：猜想1：移动速率；猜想2：电荷量；猜想3：时间等
实验类比探究：在镶有弹珠的透明塑料管内，探究弹珠在管道中的运动快慢，分别控制（1）可移动珠子数量；（2）截面积大小 （3）移动速率等，小组交流、分享。
提出问题：AB表示粗细均匀的一段长为L的金属导体，导体的横截面积为 S，两端加一定的电压，导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v，单位体积内的自由电荷数为n，自由电子的电荷量为 e，导体中的电流是多大？（建构模型得I＝neSv）
进一步：在某一电路中，实际测得铜导线横截面积S＝1 .00mm2，查阅资料得单位体积中自由电子个数n＝8 .5×10 28 m－3，电子的电荷量e＝1 .6×10－19 C，电路电流为 I＝1A 的电流强度时，求该电路中电子定向移动的平均速率。
生：由公式I＝neSv得：v≈7.35×10－5 m/s。
师：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？
设计意图：(1) 利用客流量打比方，学生很容易理解电流的定义 。
(2) 通过类比实验探究电流的微观本质，培养学生的推理、合作能力；对于电流传导的本质，培养学生的科学论证能力。
三、新能源简介——拓宽概念，解决问题
区别干电池，锂离子电池的充放电过程中实现锂离子处于从正极—负极—正极的运动状态，在不断充放电的使用中，实现新能源的使用。
小组合作：阅读教材补充内容，探究学生手上18650锂电池参数的物理意义
交流分享：9250mwh是什么物理量？mAh又是什么物理量。
设计意图：(1) 通过介绍锂离子电池的工作原理，了解新能源的优势，领会国家发展锂电池的意图。
(2) 通过具体情境，学会分析，加深对概念的理解，培养学生的推理、合作能力、解决实际问题的能力。
四、总结
本文立足于研究一堂新课的深度学习，提出了以核心概念为主轴、 以科学探究活动为载体、以科学态度与责任的养成为归宿、渗透科学思维进阶的课堂设计理念, 并详细论述了“电源和电流”的教学实践过程。
课后作业：
某手机的说明书标明该手机电池容量为4000mA·h，待机时间为22d，请估算该手机的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是17h，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。