11.1电源和电流 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

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新课

教学目标

物理观念：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；理解电流的定义，知道电流的单位与方向的规定，理解恒定电流。

科学思维：通过“抽水机—水流”与“电源—电流”的类比，体会类比与建模思想；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。

科学探究：通过观察演示实验，对闭合电路中电子移动方向和电流方向进行分析和归纳，提升科学探究能力。

科学态度与责任：通过加深对电源和电流的认识，让生活中的用电更安全；了解现代前沿电源研究工作是研发体积更小、电容量更高、输出功率更高的电池，激发对科学的兴趣和探究精神。

教学重难点

教学重点：理解电源的形成过程及电流的产生，会灵活运用公式计算电流的大小。

教学难点：电流概念的建立以及电流的微观表达。

教学准备

干电池、锂电池、小灯泡、开关、导线若干、多媒体课件等。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

1. 出示意大利裔美籍物理学家塞格雷的名言：“电学已经改变了我们的生活方式，并且产生了一个巨大的工程应用领域。”

2. 提出思考：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发光，这是为什么？

3. 演示实验：把干电池、开关、小灯泡用导线连成闭合回路。闭合开关，小灯泡持续发光；断开开关，小灯泡立即熄灭。

观察演示实验，联系初中所学知识思考并回答：手电筒中的小灯泡能持续发光，是因为电路中有电源，干电池维持了电路中的电流。

以名言创设情境，用“瞬时”与“持续”的对比制造认知冲突，引发学生对电源作用的思考，自然引出课题。

一、电源

1. 创设情境：如图1所示，两个带电体A、B分别带正电和负电，用导线把它们连接起来。提问：导线中会发生什么现象？

2. 组织学生结合电场知识分析：A、B之间存在电压，使导线内建立电场，导线中的自由电子在电场力作用下发生定向移动，形成电流；随着电荷的移动，A、B所带电荷量不断减少，两端的电势差逐渐减小，最

分析带电体连接后电荷的移动情况，理解“瞬时电流”的成因；观察抽水机类比情境，类比归纳出电源的作用；结合生活经验认识常见的电源。

从静电平衡知识出发分析动态过程，初步体会动态平衡的思想；通过类比突破电源作用的抽象性，深化对“电源—电压—持续电流”

终两者成为等势体，达到静电平衡，导线中的电流只是瞬时的。

图1　用导线连接两个带电体

3. 追问：怎样才能使电路中存在持续的电流？类比讲解：如图2所示，利用抽水机不断把水从低处抽到高处，维持两容器间的水位差，可使两容器间存在稳定的水流。类似地，要使电路中维持持续的电流，就需要一种能不断把电荷从低电势处搬运到高电势处的装置——电源。

图2　抽水机维持水位差

4. 归纳：电源是能把自由电子从正极搬运到负极的装置（靠电源内部非静电力的作用），其作用是保持导体两端持续的电压，使电路中有持续的电流。电源中电势高的一极叫正极，电势低的一极叫负极。

5. 归纳形成持续电流的条件：①电路中要有电源；②电路必须是闭合的。

6. 展示生活中常见的电源（如图3）：干电池、蓄电池、太阳能电池、锂电池等。

因果链的认识。

图3　生活中常见的电源

二、恒定电流

1. 讲述：在恒定电流的电路中，沿导线分布的电场是由电源和导线等电路元件上积累的电荷共同形成的，其分布不随时间变化，这样的电场叫恒定电场。在恒定电场的作用下，电荷的定向移动形成恒定电流。

2. 讲解电流的强弱：电流的强弱用电流这个物理量表示。通过导体横截面的电荷量q与所用时间t的比值，叫做电流，定义式为：

3. 介绍单位：在国际单位制中，电流的单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA）、微安（μA）。换算关系为1 A＝1000 mA，1 mA＝1000 μA。

4. 讲解方向的规定：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。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；在电解液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同、与负离子定向移动的方向相反。

5. 例题1：某导体在5 s内通过其横截面的电荷量为3 C，导体中的电流是多大？

解析：由电流的定义式可得，即导体中的电流为0.6 A。

6. 例题2：在电解液中，若5 s内沿相反方向通过某横截面的正离子电荷量共为2 C，负离子电荷量共为2 C（电荷量的绝对值），电解液中的电流是多大？

解析：正、负离子沿相反方向定

理解恒定电场与恒定电流的概念；独立完成例题1，明确定义式中各量的含义；完成例题2，纠正“正、负电荷电荷量相互抵消”的错误认识。

从电场的角度深化对电流的认识；通过电解液问题的辨析实现概念的准确建构，培养严谨的思维习惯。