2.1电源和电流教案

（一）引入新课 教师：人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。 但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？ 过渡：这节课就来学习有关电流的知识。（板书课题：导体中的电场和电流） （二）进行新课 教师活动：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？ 通过现象对比，激发学生的求知欲。调动学生的学习积极性。 过渡：要回答这个问题，就要从电源的知识学起。 1．电源 教师：（投影）教材图2.1－1，（如图所示） 分别带正、负电荷的A、B两个导体球，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？ 学生活动：在教师的引导下，分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差的变化情况。认识到，最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态。理解导线R中的电流只能是瞬时的。 【问题】如何使电路中有持续电流？（让学生回答—电源） 类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，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，水管中只可能有一个瞬时水流。 教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢? 让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这第 2 页 共 6 页

样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。 教师：（投影）教材图2.1－2，（如图所示） 提出问题：如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过R流到A的电子取走，补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？ 引导学生讨论、解释可能会产生的现象。培养、锻炼学生的思维能力。通过学生回答，发表见解，培养学生语言表达能力。 归纳： 电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置） 师生互动，建立起电源的概念。 思考：电源P在把电子从A搬运到B的过程中，电子的电势能如何变化？电源发挥了怎样的作用？ 过渡：在有电源的电路中，导线内部的电场强度有何特点呢？ 2、导线中的电场 教师：（投影）教材图2.1－3，（如图所示） 介绍图中各部分的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究，如图2.1－4所示。 教师引导学生讨论导线中的电场将如何变化，最终又会达到怎样的状态。要把思维的过程展现给学生。 第 3 页 共 6 页

导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果： 其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。 其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。 说明：教师要引导学生运用微元法和矢量叠加的方法，探究导线中电场的变化情况，分析出最终导线两侧积累的电荷将达到平衡状态，垂直于导线方向上电场的分量将减为零，导线内的电场线保持和导线平行。这里一定要强调，这是电源电场和导线两侧的电荷得电场共同叠加的结果。 通过师生分析，建立起恒定电场的概念。引导学生理解电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程，不是静止不变的。 恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。 思考：在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中还是否适用呢？ 过渡：在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用，而发生定向运动，从而形成电流，恒定电场中的电流有何特点，又如何描述呢？ 3、恒定电流 教师：恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流（为什么？）。 电流的强弱就用电流这个物理量来描述。 电流的定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。用I表示电流。电流的定义式是什么？ 学生：I=qt 教师：回忆一下初中学过的知识，电流的单位有哪些？它们之间的关系是什么？ 学生：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。 电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（μA）。 它们之间的关系是： 1 mA=10-3A； 1μA=10-6A 第 4 页 共 6 页

教师：1A的物理意义是什么？ 学生：如果在1 s内通过导体横截面的电荷量是1 C，导体中的电流就是1 A。即1A=1 C/s ［投影］教材42页例题，教师引导学生分析题意，构建物理模型，培养学生分析问题解决问题的能力。 师生互动：讨论，如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？ 点评：通过对结论的讨论，深化对物理概念和规律的理解。 （三）课堂总结、点评 教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔第 5 页 共 6 页

记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。 学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。 点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。 教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。 （四）实例探究 ☆关于电流的方向 ☆关于电流的计算 【例2】某电解质溶液，如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？ 解析：设在t=1 s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e 电流强度为I=qt=(2n1n2)et=25.010181.010191×1.6×10-19A=3.2 A 【例3】氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？ 解析：取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电量q=e，由圆周运动的知识有： 2RT= v根据电流的定义式得：I=qtev2R 作业书面完成P43“问题与练习”第1、2题；思考并回答第3题。

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