高二物理沪教版选修3-1 3.2研究电流、电压和电阻 教案

3.2研究电流、电压和电阻

【教学三维目标】

(一)知识与技能

1.掌握电流的定义及定义式，能应用电流的表达式进行有关计算.

2.理解电路中的电压与电势降落的关系，掌握电路中电势变化的规律.

3.知道电阻的形成原因，理解金属电阻与温度的关系.

(二)过程与方法

通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解.

(三)情感态度与价值观

通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题

【教学重点难点】

重点：理解电源的形成过程及电流的产生

难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念

【教学方法】理论、类比探究、讨论分析

教学过程

【引入】

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？

【展示】

 

【问题】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？

一、电源和电流

【过渡】

马路上的行人和车辆向一定方向运动，形成“人流”和“车流”，自来水管中的水向一定方向流动就形成“水流”，与此相类似，导体中的电荷向一定方向移动就形成了电流。电流的方向是怎样规定的？怎样判断电流的存在？怎样比较电流的强弱？

1.电源

【展示】

自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体

【提问】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？

【回答】A、B周围的电场，A、B之间的电势差的变化，最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态.导线R中的电流只能是瞬时的.

【展示】

【提问】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？

【回答】由于P的作用AB之间便维持着一定的电势差，自由电子就能不断的由B经过R向A定向移动，使电路中保持持续的电流.能把电子从A搬运到B的装置P就是电源.

【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？

【点拨】 电场力做正功，导体中自由电子从电势低的一端移向电势高处,电势能减小; 电源P在把电子从A搬运到B, AB之间便维持着一定的电势差.

2.恒定电流

【过渡】在有电源的电路中，导线内部的电场强度有何特点呢？

【展示】

用导线与电源两极相连，取出图中方框中的一小段导线及电场线，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.电源的电场恒定不变，导线中达到静电平衡，导线内形成沿导线切线方向的恒定电场.电源电场和导线两侧的电荷得电场共同叠加的结果.

【总结】有稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场.

【归纳】电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程，不是静止不变的.

【提问】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？

【回答】恒定电场的基本特征与静电场相同，静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中还适用.

【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？