【教案】 電源與電流 教學(xué)設(shè)計(jì) -2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

《電源和電流》教學(xué)設(shè)計(jì)教材：人教版高中物理必修3第十一章第1節(jié)課時(shí)安排：2課時(shí)一、教材分析1.高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）要求了解電源在電路中的作用、恒定電流的定義式掌握電源的作用以及自由電子在電源中運(yùn)動(dòng)的方向；了解電流的微觀表達(dá)式。2.本節(jié)內(nèi)容在物理知識(shí)體系中的地位《電源和電流》是同學(xué)們走進(jìn)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的第一步，這一部分的知識(shí)點(diǎn)與之后的閉合電路歐姆定律聯(lián)系緊密，與電路中能量的轉(zhuǎn)化也是密不可分。在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中3.教材內(nèi)容與體系安排本節(jié)課通過對(duì)觀察閃電與小燈泡的區(qū)別來引起學(xué)生對(duì)電源作用的思考。通過類比抽水機(jī)的作用讓同學(xué)們總結(jié)電源的作用以及恒定電流產(chǎn)生的條件。通過類比水流量得出恒定電流的定義式。最后通過將跑操的學(xué)生類比成微觀狀態(tài)下導(dǎo)線中的定向移動(dòng)的電子，給出條件單位體積中的自由電子數(shù)為n，引導(dǎo)學(xué)生求出體積v內(nèi)的自由電子數(shù)，最后通過電流的定義式來求出微觀狀態(tài)下電流的表達(dá)式。二、學(xué)情分析1.知識(shí)層面學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)學(xué)習(xí)并掌握了功能的轉(zhuǎn)化，在第十章已經(jīng)了解了電場(chǎng)力做功電勢(shì)能應(yīng)該如何改變。2.能力層面學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過比值定義法，所以在電流定義式的導(dǎo)出上可以結(jié)合之前學(xué)過的知識(shí)。3.思維層面在電流的微觀表達(dá)式的推導(dǎo)過程中會(huì)很抽象，雖然學(xué)生已具備一定的抽象思維，但學(xué)生任很難直觀的了解到電子在微觀中電子的運(yùn)動(dòng)情況，這時(shí)候需要老師搭臺(tái)階，多舉例，幫助學(xué)生理解。三、教學(xué)目標(biāo)1.物理觀念（1）掌握對(duì)閉合電路中電子移動(dòng)方向和電流方向進(jìn)行分析和歸納的方法；（2）通過實(shí)驗(yàn)和理論分析，理解探究電流的微觀表達(dá)式。2.科學(xué)思維（1）通過重力勢(shì)能知識(shí)點(diǎn)的遷移了解電源的作用。（2）通過舉例生活中的各種現(xiàn)象幫助學(xué)生理解電流的微觀表達(dá)式，并推導(dǎo)出電流的微觀表達(dá)式。3.科學(xué)探究（1）掌握對(duì)閉合電路中電子移動(dòng)方向和電流方向進(jìn)行分析和歸納的方法；（2）通過實(shí)驗(yàn)和理論分析，理解探究電流的微觀表達(dá)式。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任（1）通過加深對(duì)電源和電流的認(rèn)識(shí)，讓生活中的用電更安全。（2）激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和熱情，使他們了解現(xiàn)代前沿電源研究工作是研發(fā)體積更小、電容量更高、輸出功率更高的電池。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。四、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：通過啟發(fā)式教學(xué)讓學(xué)生通過比值定義法得到電流的定義式；2.教學(xué)難點(diǎn)：能根據(jù)電流的定義式求解電源的電容量、電流微觀表達(dá)式。五、教法學(xué)法教法：?jiǎn)l(fā)式教學(xué)、探究式教學(xué)學(xué)法：合作探究法六、教學(xué)用具PPT七、教學(xué)流程圖八、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖情境創(chuàng)設(shè)導(dǎo)入新課【情境創(chuàng)設(shè)】【引導(dǎo)】教師播放電閃雷鳴的視頻：在視頻中閃電劃破蒼穹，一瞬間將四周照亮，但是圖片中的小燈泡卻可以持續(xù)的將四周照亮。【提問】燈泡中是什么裝置可以讓小燈泡一直發(fā)光呢？【觀察】閃電轉(zhuǎn)瞬即逝，小燈泡一直發(fā)光?！舅伎肌啃襞葜杏须娫?。由生活現(xiàn)象出發(fā)，引起學(xué)生興趣。裝置類比知識(shí)遷移【探究電源作用】抽水機(jī)類比【引導(dǎo)提問】裝置中的水會(huì)怎樣流動(dòng)，水會(huì)源源不斷地流動(dòng)嗎?水管中的水什么時(shí)候會(huì)停止流動(dòng)？【提示講解】A中的水位比B中的高，所以水會(huì)從A通過水管流向B,當(dāng)兩邊水位相同的時(shí)候水管中的水將停止流動(dòng)。【引導(dǎo)提問】如果我想通過添加一種裝置讓A中的水源源不斷地流向B，同學(xué)們能否想一個(gè)辦法解決這個(gè)問題？【繼續(xù)提問】抽水機(jī)在將B中的水搬運(yùn)到A中時(shí)怎么做功，重力怎么做功？【觀察總結(jié)】水會(huì)從左邊流向右邊，直到兩邊水位相平為止?？梢栽谟疫吋由弦粋€(gè)抽水機(jī)讓水源源不斷地流?！舅伎蓟卮稹吭诔樗畽C(jī)工作的過程中，抽水機(jī)對(duì)水做正功，重力對(duì)水做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。知識(shí)遷移電源作用【學(xué)生思考】電源如何讓導(dǎo)線中的電流源源不斷地流？【引導(dǎo)提問】有沒有一種裝置像抽水機(jī)一樣可以讓電子通過導(dǎo)線源源不斷地向A流動(dòng)呢？【引導(dǎo)回答】P裝置是電源，它的作用是將自由電子在電源內(nèi)部從正極搬運(yùn)到負(fù)極。在搬運(yùn)過程中非靜電力克服靜電力做功將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能?！窘涣魉伎肌靠梢砸惭b一個(gè)類似抽水機(jī)的裝置。從物理角度分學(xué)素養(yǎng)?！疽龑?dǎo)總結(jié)】大家一起來總結(jié)一下電源的作用有哪些？【引導(dǎo)提問】我們來總結(jié)一下電源的作用是什么？【概念引入】所以，從搬運(yùn)電荷的角度來講，電源的作用是將自由電子從負(fù)極搬運(yùn)到正極；從做功的角度來講，電源的作用是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能?！舅伎蓟卮稹繌陌徇\(yùn)電荷的角度來講，電源的作用是將自由電子從負(fù)極搬運(yùn)到正極。從做功的角度來講，電源的作用是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能。通過歸納總結(jié)得出電源作用對(duì)事物的認(rèn)識(shí)。恒定電流以及電流的定義式【引導(dǎo)思考】當(dāng)導(dǎo)線上通往正極的自由電子數(shù)和電源中移向負(fù)極的電子數(shù)相同會(huì)產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象？【目的】得到恒定電流的概念?！疽龑?dǎo)提問】當(dāng)導(dǎo)線上通往正極的自由電子數(shù)和電源中移向負(fù)極的電子數(shù)相同會(huì)產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象？【引導(dǎo)回答】當(dāng)導(dǎo)線上通往正極的自由電子數(shù)和電源中移向負(fù)極的電子數(shù)相同時(shí)，正極和上的自由電子分布不變，此時(shí)產(chǎn)生恒定電場(chǎng)。【引導(dǎo)思考】當(dāng)恒定電場(chǎng)形成時(shí)，導(dǎo)線中的電流會(huì)有怎樣的特點(diǎn)呢？【引導(dǎo)回答】當(dāng)恒定電場(chǎng)形成時(shí)，導(dǎo)線中的電流方向和大小都保持不變，此時(shí)的電流稱為恒定電流?！舅伎肌啃枰獪y(cè)量單位時(shí)間內(nèi)流出水的體積?！舅伎肌苛髁抗剑篞=v\t。通過類比一步步讓學(xué)生思考自己得出電流的表達(dá)式。得到恒定電流公式。【題問】請(qǐng)大家根據(jù)水流公式推導(dǎo)電流公式；【回答】知道了電流的電荷量，和通過橫截面積的時(shí)間t可以得到電流公式：I=q\t。培養(yǎng)學(xué)生類比遷移的和能力。電流的微觀表達(dá)式【課題導(dǎo)入】當(dāng)我們研究微觀狀態(tài)下電流的表達(dá)式時(shí)，我們可以精確到每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)。那么在這種情況下電流的表達(dá)式又是怎樣的呢？【引導(dǎo)提問】如果我們把導(dǎo)線放大很多倍，這個(gè)時(shí)候可以看到導(dǎo)線中電子的運(yùn)動(dòng)，如果電子運(yùn)動(dòng)的速度為v。此時(shí)的速度v會(huì)是電場(chǎng)建立的速度v嗎？會(huì)是分子熱運(yùn)動(dòng)的v嗎？【引導(dǎo)回答】當(dāng)我們關(guān)上電燈的開關(guān)時(shí)，燈泡立馬就亮了，此時(shí)說明電場(chǎng)建立了，這個(gè)建立的過程幾乎是瞬間的，接近于光速。但是此時(shí)電子并沒有瞬間全部進(jìn)入電燈中?！究偨Y(jié)】電荷量運(yùn)動(dòng)的速度v是所有電子運(yùn)動(dòng)的速度平均值，電流速度接近光速?！净卮稹侩娏魉俣群碗娮右苿?dòng)速度不一樣。電流速度比電子運(yùn)動(dòng)速度快。荷量運(yùn)動(dòng)的速度v是所有電子運(yùn)動(dòng)的速度平均值，電流速度接近光速。培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力我們?nèi)绾瓮茖?dǎo)出微觀狀態(tài)下電流的定義式？已知物理量：n：?jiǎn)挝惑w積中自由電子數(shù)e：自由電子電荷量S：導(dǎo)體的橫截面積v:自由電子定向移動(dòng)平均速率【引導(dǎo)提問】如果我們知道水流速度為v，水管的橫截面積為s，我們?nèi)绾吻篌w積呢?【引導(dǎo)提問】同樣的，我們?nèi)绻诫娮铀俣葀，導(dǎo)線橫截面積s，時(shí)間t，也可以得到體積V=vts，但是如果要得到電荷量q還需要知道：n、e、S、V請(qǐng)大家推導(dǎo)微觀狀態(tài)下的電流表達(dá)式？【回答】【思考】需要知道水流速度v，水管橫截面積s，時(shí)間t，體積V=vts。【思考】培養(yǎng)學(xué)生類比遷移的和能力。