11.1 电源和电流 教学评大单元分课时教学设计 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

11.1电源和电流----大单元分课时教学设计 课 题 人教版高中物理·必修·第三册 第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流（第一课时） 课 型 新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□ 授课班级 授课时间 教学内容分析 课标要求： 了解电源在电路中的作用，知道电流是怎样形成的，并能进行相关分析和计算。 教材分析： 本节主要使学生们了解电源、恒定电场和恒定电流，并对电流的微观解释和新能源电动车中的电池做了简单介绍。 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第11章第1节的内容,作为本章的开篇，一是向学生们介绍电学产生了巨大的工程应用领域，使学生们意识到我们所学的内容与生活是息息相关的；二是扩展学生们对电场的认识，加强学生对物质观的认识。 学情分析 知识储备：学生在初中学习过电源、电流的概念，对电学有了基础的了解。 能力基础：本节内容以电源为切入点，首先以产生电流为目的，然后再引导学生思考产生持续电流的条件。当学生明白电源在电路中的作用后，再从电源过渡到恒定电场，并简单对恒定电场与静电场做一对比。 思维能力：针对学生情况，以恒定电场会产生恒定电流为本节的重点，结构合理，逻辑清晰，不致使学生从静电场到电路的变化感到突兀。 核心素养 物理观念：通过对电流的形成的学习，培养学生的物质观念。 科学思维：从分析电源的作用入手，类比滑梯运动，培养学生应用类比方法和物理知识解决实际问题的能力。 科学探究：通过电流形成的微观解释的探究，理解电流形成的本质。 科学态度与责任：通过对恒定电场会产生恒定电流的了解，建立科学态度，激发学生探究知识热情。 教学准备 多媒体课件 导学案 活动设计 教学内容 教师活动 学生活动 评价任务 环节一：导入新课 活动一：展示学习目标 1.了解电流的形成条件、电源的作用和导体中的恒定电场。 2.理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定，会用公式q＝It分析相关问题。 3.会推导电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素。 1、让学生明确学习目标，做到有的放矢； 课后根据目标，学生自我评价得失情况。 活动二：问题导入 二、情景引入 电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续光，这是为什么？ 1、PPT展示问题，引导学生思考。 2、板书：11-1 电源和电流 1、思考问题并尝试回答问题。 1、评价学生回答情况。评价学生是否有对新课题的求知欲望。 环节二：新课教学 活动一：电源 1．电源定义：能把电子从A搬运到B的装置。装置P就是电源。 A、B就是电源的正负两个极。 2.电源的作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续的电流。 1、让学生阅读课本完成相关概念的学案填空。 2、PPT展示原子的电源图片和视频资料。 1、阅读课本并回答问题。 2、观察PPT展示的图片和视屏资料。 1、对学生的阅读情况和回答问题的情况进行评价。 2、对学生观看图片和视频的情况进行评价。 活动二：恒定电流 1.恒定电场 （1）电荷和电场的分布不随时间变化，即这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。 （2）A、B 周围空间的电场就是恒定电场，它是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。 注意：恒定电场不是静电场，但静电场中的一些规律同样适用于恒定电场。 2.恒定电流 （1）把大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。 （2）电流 ①物理意义：表示电流强弱的物理量。电流就越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。 ②定义：通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流。 ③公式：I —电流 、q —电荷量 ④单位：在国际单位制中，电流的单位是安培简称安，符号是 A。1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 它们与安培的关系是：1 mA ＝ 10 -3 A 1 μA ＝ 10 -6 A ⑤方向：导体内正电荷定向移动的方向为电流的方向。 金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 注意：电流虽然有方向，但电流是标量，它遵循代数运算法则，不遵循平行四边形定则。 3.对公式 的理解 （1）q是时间t内通过某横截面的电荷量，不是单位横截面的电荷量。 用该式计算出的电流是时间t内的平均值。对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等。 （2）电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正负离子定向移动形成的电流方向是相同的，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 1、让学生阅读课本完成相关概念的学案填空。。 3、对学生的问答作出必要的引导和更正。 1、学生阅读课文，认真研究，然后填空，对填不出的空重新看书理解并与同桌讨论。 2、学生理解后记忆。 1、 锻炼学生的逻辑思维能力 2、 帮助学生透彻理解公式的实质。 活动三：拓展学习 电流的微观解释 通常情况下，金属中的自由电子不断地做无规则的热运动，它们朝任何方向运动的机会都一样。 从宏观上看，没有电荷（自由电子）的定向移动，因而也没有电流。 如果导体两端有电势差，导体中的自由电子就要受到静电力的作用。除了做无规则的热运动外，还要在静电力的作用下定向移动，从而形成电流。 金属导体中的电流跟自由电子的定向移动速率有关，下面就来推导它们之间的关系。 如图设导体的横截面积为 S ，自由电子数密度（单位体积内的自由电子数）为n，自由电子定向移动的平均速率为v电子电荷量为 e。 导体左端的自由电子到达右端 解：时间 t 内通过横截面的电荷量 q＝ne（Svt）。 根据电流的公式 I＝q/t，得到电流和自由电子定向移动平均速率的关系：I=neSV 说明 ①根据电流的微观表达式可以看出，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速度，还与导体的横截面积有关。 ②由I=neSV可以看出，同种导体横截面积越大的位置，电荷定向移动的速率越小。 1、学生阅读课文在教师的引导下推导电流的微观表达式 1、阅读课本并回答问题。 1、锻炼学生逻辑思维能力，有助于学生的对电流的形成有个深刻理解。 活动四：STSE 电动汽车中的电池 1.纯电动汽车使用的能源是什么？电池的材料是什么？ 纯电动汽车使用的能源不是汽油，而是电能，提供电能的是锂离子电池，锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。 2.说一说锂离子电池的原理。 锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。在充电的过程中，通过化学反应，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。当汽车开动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大。 锂离子电池原理 1、让学生阅读课本，了解相关知识。 1、阅读课本并回答问题。 1、对学生的阅读情况和回答问题的情况进行评价。 环节三：例题讲解 1、一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是(　　) A.单位体积内自由电子数较多 B.自由电子定向移动的速率较大 C.自由电子的热运动速率较大 D.电流的传导速度较大 2、有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的2倍,而单位时间内通过横截面的电荷量乙是甲的2倍,以下说法正确的是(　　) A.甲、乙两导体的电流相同 B.乙导体的电流是甲导体的2倍 C.乙导体中自由电荷定向移动的平均速度是甲导体的2倍 D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的平均速度大小相等 1、多媒体展示例题 2、让学生自己先思考并用草稿纸写出解题过程，巡视学生练习情况，抽两位同学到展示自己的答案。 3、教师讲解 1、在草稿纸上完成展示的练习。 2、认真听老师讲解练习。 1、评价学生的练习情况。 2、评价学生听讲解练习的情况。 环节四：课堂小结 引导学生小结，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。 小组讨论，发言总结本节课得失 1、评价学生的讨论情况和发言情况。2、评价学生对本节课的掌握情况 环节五：作业设计 课后练习 第1、2、3、4、5题 指导学生完成练习，批改练习。 按要求完成练习。 从完成情况和书写情况等方面进行评价。 环节六：主板书设计 §11.1 电源和电流 一、电源 1．定义：如图所示，能把电子从A搬运到B的装置。其中A、B为电源的两个电极。 2．作用：使电路中的电流能够持续存在。 二、恒定电流 1．恒定电场：稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 2．自由电荷定向运动的平均速率特点： 3．定义：大小、方向都不随时间变化的电流。 4．电流 (1)物理意义：描述电流强弱程度的物理量。 (2)表达式：I＝q/ t。 (3)方向规定：把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。 (4)单位：安培 符号是A 1 mA＝10－3A、1μA＝10－6A。 教学反思 课 题 人教版高中物理·必修·第三册 第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流（第二课时） 课 型 新授课□ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课☑ 授课班级 授课时间 教学内容分析 课标要求： 了解电源在电路中的作用，知道电流是怎样形成的，并能进行相关分析和计算。 教材分析： 本节主要使学生们了解电源、恒定电场和恒定电流，并对电流的微观解释和新能源电动车中的电池做了简单介绍。 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第11章第1节的内容,作为本章的开篇，一是向学生们介绍电学产生了巨大的工程应用领域，使学生们意识到我们所学的内容与生活是息息相关的；二是扩展学生们对电场的认识，加强学生对物质观的认识。 学情分析 知识储备：学生已经学习过电源、电流的相关知识，对电学有了基础的了解。 能力基础：本节内容以电源为切入点，首先以产生电流为目的，然后再引导学生思考产生持续电流的条件。当学生明白电源在电路中的作用后，再从电源过渡到恒定电场，并简单对恒定电场与静电场做一对比。 思维能力：针对学生情况，以恒定电场会产生恒定电流为本节的重点，结构合理，逻辑清晰，不致使学生从静电场到电路的变化感到突兀。 核心素养 物理观念：通过对电流的形成的学习，培养学生的物质观念。 科学思维：从分析电源的作用入手，类比滑梯运动，培养学生应用类比方法和物理知识解决实际问题的能力。 科学探究：通过电流形成的微观解释的探究，理解电流形成的本质。 科学态度与责任：通过对恒定电场会产生恒定电流的了解，建立科学态度，激发学生探究知识热情。 教学准备 多媒体课件 导学案 活动设计 教学内容 教师活动 学生活动 评价任务 环节一：导入新课 活动一：展示学习目标 1.通过练习，了解电流的形成条件、电源的作用和导体中的恒定电场。 2.理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定，掌握公式q＝It分的应用。 3.会用电流的微观表达式I=neSV ，解决相关问题。 1、让学生明确学习目标，做到有的放矢； 2、课后根据目标，学生自我评价得失情况。 活动二：提问引入 1.电源的定义：能把电子从A搬运到B的装置。 2.电源的作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续的电流。 3.恒定电流 （1）把大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。 （2）公式： （3）方向：导体内正电荷定向移动的方向为电流的方向。 4.金属导体中电流的计算式： I=neSV 1、教师提问，带领学生回顾电流和电流的相关知识。 2、板书：11.1 电源和电流 1、思考问题并尝试回答问题。 1、评价学生回答情况。评价学生对基础知识的掌握情况。 环节二：新课教学 活动一：核心要点1 对电流的理解 [观察探究] 如图所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2。 (1)确定通过导电液体中电流的方向； (2)计算导电液体中电流的大小。 答案： (1)电流方向为正电荷定向移动方向或负电荷定向移动方向的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右。 (2)I＝|q1|＋|q2|t。 [探究归纳] 1.电流的形成 电荷的定向移动形成电流。当把导体和电源连接后，导体中形成恒定电场，导体中的自由电荷在静电力的作用下定向移动形成电流。 (1)产生电流的条件：导体两端有电压。 (2)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。 2.电流的方向 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 3.电流的大小 (1)I＝qt是电流的定义式，I＝neSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。 (2)公式I＝qt求出的是电流在时间t内的平均值，对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。 (3)q＝It是求电荷量的重要公式。 4.电流是标量 电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量。 1、通过PPT展示例题； 2、教师带领学生分析、解决例题，并从解题过程中归纳总结相关知识。 1、学生阅读例题，分析题目，并尝试解决问题。 2、尝试总结结论。 1、评价学生的分析、解决问题的能力。 2、评价学生对事物的归纳总结能力。 活动二：核心要点2 电流的微观表达式 [要点归纳] 1.电流的微观表达式的推导 金属导体中的电流跟自由电子定向移动的速率有关，它们之间的关系可用下述方法简单推导出来。 如图所示，设导体的横截面积为S，自由电子数密度(单位体积内的自由电子数)为n，自由电子定向移动的平均速率为v，则时间t内通过某一横截面的自由电子数为nSvt。由于电子电荷量为e，因此，时间t内通过横截面的电荷量q＝neSvt。根据电流的公式I＝qt，就可以得到电流和自由电子定向移动平均速率的关系式(即电流的微观表达式)I＝neSv 导体左端的自由电子到达右端 2.对电流的微观表达式I＝neSv的理解 (1)v表示自由电子定向移动的平均速率。自由电子在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电子在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的。 (2)I＝neSv是由I＝qt推导而来的，它从微观的角度阐明了决定电流强弱的因素，同时也说明了电流I既不与电荷量q成正比，也不与时间t成反比。 (3)从微观上看，电流的大小不仅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、电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关。 （例题)一横截面积为S的铜导线，流过的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为(　　) A.nvSΔt B.nvΔt C.IΔtq D.IΔtSq 方法归纳　 利用I＝nqSv分析问题应注意的三个方面 (1)各个物理量都要用国际单位。 (2)正确理解各符号的意义，特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数，v表示自由电荷定向移动速度的大小。 (3)若已知单位长度的自由电荷数为n，则电流的微观表达式为I＝nqv 1、教师带领学生回顾电流的微观表达式的推到； 2、教师带领学生对电流微观表达式进行更进一步的理解； 3、通过PPT给出例题，引领学生分析、解决例题，并带领学生总结解决问题的方法。 1、跟随教师进一步理解电流的微观表达式； 2、与小组成员合作探究，尝试分析解决例题； 3、通过问题解决的过程，尝试总结解决问题的方法。 1、评价学生的分析、解决问题的能力。 2、评价学生对事物的归纳总结能力。 活动三：核心要点3 三种不同速率的比较 [要点归纳] 1、 自由电荷定向移动速率 自由电荷定向移动形成电流，其中电荷定向移动的速率一般为10－5 m/s的数量级。 2、 无规则热运动速率 导体中的自由电子在不停地做无规则运动，由于沿各个方向无规则运动的机会相等，故不能形成电流。常温下自由电子热运动的速率的数量级为105 m/s。 3、电场传播速率(或电流传导速率) 就是导体中建立电场的速率，等于光速，为3×108 m/s。闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 1、 带领学生比较电子的定向运动速率、电流的传导速率、电子热运动的速率。 1、比较电子的定向运动速率、电流的传导速率、电子热运动的速率。 1、 通过比较加深对电子的定向运动速率、电流的传导速率、电子热运动的速率的理解。 环节三：例题讲解 1、下列说法中正确的是(　　) A.导体中电荷运动就形成了电流 B.在国际单位制中，电流的单位是安培(A) C.电流有方向，它是一个矢量 D.任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在 2、一段粗细均匀的导线的横截面积为S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数为n，自由电子做无规则运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N。则导线中的电流为(　　) A.neSv B.nev C.N D.Ne 3、一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是(　　) A.单位体积内自由电子数较多 B.自由电子定向移动的速率较大 C.自由电子的热运动速率较大 D.电流的传导速度较大 1、多媒体展示例题 2、让学生自己先思考并用草稿纸写出解题过程，巡视学生练习情况，抽两位同学到展示自己的答案。 3、教师讲解 1、在草稿纸上完成展示的练习。 2、认真听老师讲解练习。 1、评价学生的练习情况。 2、评价学生听讲解练习的情况。 环节四：课堂小结 引导学生小结，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。 小组讨论，发言总结本节课得失 1、评价学生的讨论情况和发言情况。/2、评价学生对本节课的掌握情况 环节五：作业设计 环节六：主板书设计 教学反思 2 学科网（北京）股份有限公司 $$