人教版 (2019)必修 第三册1 电源和电流教案及反思

第十一章 电路及其应用

电源和电流

教学设计

学习目标

一、知识与技能

1. 了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。初步体会动态平衡的思想。

2. 理解电流的定义，知道电流的单位、电流方向的规律；理解恒定电流

二、过程与方法

经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。

三、情感态度与价值观

通过生产中的应用，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

重点难点

1、了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。（重点）

2、知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流。（重点）

3、理解电流形成的微观解释以及电流的微观表达式。（难点）

教学准备

课件

教学过程

一、导入新课：

【教师引入课程】为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光？

二、讲授新课： 

1、电源

【教师引导】有A、B两个导体，分别带正、负电荷，它们的周围存在电场。如果用一条导线R将它们连接起来，分析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？

导线中的自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运动，形成电流。由于B失去电子，A得到电子，A、B之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体，达到静电平衡。电流只是瞬间出现。

【教师补充】倘若在A、B之间连接一个装置P，它能在B失去电子的过程中，不断地从A取走电子，补充给B，使A、B始终带一定数量的正、负电荷。这样，A、B之间始终存在电势差，导线中就会存在持续的电流。能够把电子从正极搬运到负极的装置就是电源。

【教师补充引导】类比法理解电源的作用

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，水管中只能有一个瞬时水流。但A、B之间连一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，保持A、B之间的高度差，这样水管中就会有源源不断的水流。

【小结】1．定义：能够把电子从正极搬运到负极的装置。

2．作用：(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。

(2)使电路中的电流能够持续存在。

2、恒定电流

【教师引导】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，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的变化。这种有稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。

【教师补充】我们把大小、方向 变化的电流叫作恒定电流。正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大。

【教师提问】如何理解食盐水中可以形成电流，食盐水中的电流和金属导体中的电流有什么不同？

回答：食盐水中的电流是离子定向移动形成的，金属导体中的电流是电子定向移动形成的。

【小结】1．金属导体中电流的计算

金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量。

2．电解液中电流的计算

电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。

【教师补充】电流的微观表达式

1、微观模型

如图，粗细均匀的一段导体，长为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的平均速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q。

2、公式推导

导体中的自由电荷总数,

总电荷示，

所有这些电荷都通过横截面B所需要的时间，

根据公式可得导体中的电流。

3、结论

由此可见，从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动平均速率的大小，还与导体的横截面积有关。

4、注意

（1）对于公式，要理解每个符号所代表的物理量含义，不要死记公式。

（2）若n表示单位长度内的自由电荷数，则电流的微现表达式为。

课堂练习

1、下列关于电流方向的说法中，不正确的是(　　)

A.电流的方向就是自由电荷定向移动的方向

B.电流的方向就是正电荷定向移动的方向

C.在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反

D.电源供电的外部电路中，电流的方向是从正极一端流向负极一端

答案：A

2、将一些电学元件用导线连接在某电源的两端，下列描述正确的是(　　)

A．电源的作用是使电源的正、负极两端保持一定的电势差

B．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷

C．导体中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的

D．导体中的电场是由电源的电场和导体中积累的电荷形成的电场叠加而形成的

答案：AD

3、如图所示,电解池接入电路后,在秒内有个一价正离子通过溶液内某截面,有个一价负离子通过,设为元电荷,以下说法正确的是(   )

A.电流为零
B.电流为
C.电流为
D.电流方向从

答案：C

4、如图所示的电解池，通电1 s，其间共有3 C的正离子和3 C的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流是(　　)

A．0　　 B．1.5 A   C．3 A   D．6 A

答案：D

5、在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是(　　)

A．导线中的电场强度处处为零

B．导线中的电场强度方向跟导线方向平行

C．导线处于静电平衡状态

D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低

答案：BD

6、有一条横截面积为的铜导线，通过的电流为.已知铜的密度为，摩尔质量为，阿伏伽德罗常数为，电子的电量为.若认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的速率可表示为(　　)

A. B. C. D.

答案：A

板书设计

§11.1 电源和电流

一、电源

1．定义：能够把电子从正极搬运到负极的装置。

2．作用：(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。

(2)使电路中的电流能够持续存在。

二、恒定电流

1．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。

2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化。

3．恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。

4．电流

(1)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。

(2)公式：I＝。

(3)单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。

常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。

1 mA＝10－3 A，1 μA＝10－6 A。

(4)方向：正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。

教学后记

引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。