人教版高中物理选修3-1第二章第1节电源和电流同步教学设计

1、2.1电源和电流 教学设计一、教学概述所教学科：高中物理课题来源：人教版选修3-1第二章恒定电流第一节所需课时：1课时二、教学内容分析本节教材内容处于学完电场之后，开始学习电路知识之前，是电场与电路两部分知识的衔接章节，起承上启下作用。这节课主要围绕“电流”这个概念的理解铺展开来，从“电流的形成”和“电流的大小”作为整节课的两大主线条。与初中相比，本节课对电流的理解更要从微观角度来理解，属于理论层次，研究的内容学生看不见，也不容易理解，很抽象，对学生的综合应用能力要求比较高。三、学生分析学生在学完静电场后，对电场力、电场力做功、电势（电势差）、电势能的概念已经有较深刻认识，除外也学过等势体上电

2、荷的分布和转移情况，此时引导学生理解电流式怎么形成的、电源的作用、引出恒定电流的定义及大小的描述符合学生心理特点。基于思考怎样使抽象的知识变得更形象、可见、学生容易接受、且符合学生的特点，本节课我设计了“讲授与探究”的教学方式、类比的方法、形象直观的实验来激发学生的求知欲和学习物理的兴趣，同时也设计了两个矛盾冲突点让学生更深入理解微观电流的表达式，以及培养学生敢于质疑和敢于创新的精神。四、教学目标（一） 基本知识与技能1知道电流产生的三种效应；2知道电流形成的条件和机制；3知道什么是恒定电流，记住电流的单位、方向的规定。4能够推导出电流的微观表达式。（二） 过程与方法1通过自制的“电动驱车”和

3、电容器的放电，引出本节课的课题以及电流产生的效应。2通过电容器放电使小灯泡发光及传感器对电流和电压的采集进行探究、讨论，得到电流的产生机制，并在实际问题求解中反思。3通过类比和探讨，得出计算电流的表达式，再通过给定情景和立体模型的建立，计算出电流的微观表达式。4通过两个矛盾冲突点的设置和实验的演示，使学生更深入地理解电流和导体中的电荷运动以及电场建立的关系。（三）情感态度与价值观1运用已有静电学知识对实际问题进行反思，从中体会得到结论和解释问题的快乐。2培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。五、教学重点、难点教学重点: 形成（持续）电流的条件和机制；教学难

4、点: 从微观角度理解导体中电流的表达式及理解电流和导体中的电荷运动以及电场建立的关系。六、教学资源与工具设计演示实验器材：2200mF电容器，1F的电容器，小灯泡，电键，导线，位移传感器和电压传感器，1号电池两个，铜螺线管，1节充电电池，两个磁铁，小企鹅实验装置。多媒体教学辅助：摄像头 、PPT七、教学策略的设计和流程引出课题实验演示DIY驱动小车和电容器放电让小灯泡发亮电流的产生及电流的磁效应和热效应提出问题电流是怎么形成的？从能的角度分析：电势差实验验证 传感器采集U-t图像从力的角度分析：电场力提出问题电流强弱如何计算?类比分析得出定义（1） 电流I的计算;（2） 方向的规定;（3） 电

5、流的量性；给定情景建立模型(1)推导电流的微观表达;(2)提出问题：电流I跟电荷的定向速度V有关?认知冲突一V增大，则I增大；但现实I保持不变（定性和定量演示实验）通过计算V为小值；但现实I瞬间形成（实验演示说明）认知冲突二区分：（1）定向移动速度关乎电流的形成(2)电场建立速度关乎电流的大小深入理解恒定电流总结：从物理学科核心素养的四个维度总结本堂课的内容；拓展：介绍生物电流、日常现象的电流知识以及视频播放泰瑟枪的相关知识八、教学过程事件1教学任务：实验演示，课题引入，揭示研究本节可课题的重要性。师生活动：教师活动：演示电磁驱动小车实验，揭示电流的磁效应； 演示电容器使小灯泡发热发光，揭示电

6、流的热效应； 同时指出电流还有热效应，因此研究本节课就显得尤为重要。学生活动：观看实验、思考问题、知道电流的三大效应。事件2教学任务：探究电流形成的条件，从能的角度着重分析电源的作用是维持了电路的电势差。师生活动：教师提问：电容器在放电时是如何形成电流的？学生回答：电荷的定向移动。教师提问：为什么后来电流又消失了呢？学生回答：电容器两端的导体成为等势体，电势差逐渐为0。教师演示：借助传感器形象、直观呈现U-t图和I-t图，使学生明白电势差与电流一一对应，没有了电势差就没有电流。教师演示：通过类比实验，小企鹅的移动玩具使学生明白小企鹅之所以动起来是因为高度差的存在，为了让小企鹅持续移动，需要一套

7、电动装置。教师提问：那要形成持续的电流，怎么办？学生回答：需要电源。师生总结：电源起到了搬运电荷的作用，维持了电路的电势差。事件3教学任务：探究电流形成的条件，从力的角度着重分析电源的作用是提供了稳定电场。师生活动：教师提问：为什么有了电势差，导体中的自由电荷就能做到沿任意导线做定向移动呢？学生回答：自由电荷在电路中受到了电场力的作用。师生分析：垂直导线分量上的合场强为0，只剩下沿着导线方向的电场。虽导线上的电荷流动，一个走了，另一个电荷补充上来，因此有电源和导线上电荷共同决定的电场为恒定电场。事件4教学任务：探究电流大小，借助类比方法再通过比值法定义电流。师生活动：教师提问：电流有强弱，如何

8、来描述电流的大小呢？学生回答：单位时间内的电量来表示电流的大小。类比提醒：给出图片，通过类比车流以及方便比较，概括出电流的大小可以借助通过某一横截面单位时间的电量进行比较。介绍电流的单位、方向以及标量，事件5教学任务：推导电流的微观表达式I=nqvS,通过制造冲突深入理解恒定电流的原因。师生活动：教师提问：电流与自由电荷的定向移动速度存在什么样的关系呢？学生活动：根据给定情景学生求出电流的微观表达。并得知电流I与定向移动速度V有关；教师提问：带电粒子在电场力作用速度会越来越大，那电流I应该增大。教师演示：定性分析灯泡的亮度不变，定量采集电压和电流的数值也保持不变。教师提问：哪个环节出现了问题？

9、师生总结：自由电荷在运动过程中除受电场力作用外，还受其他粒子的阻碍作用，宏观上用电阻R这个物理量表示，所以从宏观统计而言自由电荷的平均速率我们认为不变，则电流保持不变。事件6教学任务：估算自由电荷定向移动速度V的大小，制造第二个冲突，借助自来水的使用来区分定向移动速度和电场建立速度。师生活动：教师提问：同学们知道自由电荷定向移动的速度有多大吗？请根据给定的数据信息计算出其值的大小。学生活动：演练计算，明确自由电荷定向移动的速度为一小值。但是与打开开关灯泡瞬间就亮而言不吻合。师生总结：类比平常我们使用的自来水；自由电荷定向移动速度关乎电流的大小，电场建立速度则关乎电流形成的快慢。事件7教学任务：基于物理科学素养的四个维度来总结本节课，拓展日常生活与电流有关的现象，最后以视频播放泰瑟枪总结结束本堂课。师生活动：教师总结：本节课从微观领域深入了解电流的形成原因和电流大小的描述，借助类比法的教学手段以及实验法明白电源的