公开课：电源与电流教学设计

§2.1 电源与电流教学设计

【教学目标】

一、知识与技能

1.知道什么是电源，电源在电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立；

2.理解有源电路中导线内部电场强度的特点，知道恒定电场与静电场的基本性质相同，在

静电场中适用的关系在恒定电场中同样适用；

3.知道恒定电流的概念和描述恒定电流强弱的物理量——电流强度；

4.从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

二、过程与方法

通过对比与分析使学生对电源的概念、导线中的电场和恒定电流加深理解。

三、情感态度价值观

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。

【教学重点与难点】

1.重点：理解电源的形成过程及电流的产生

2.难点：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

【课时计划】1课时

【教学过程】（一）新课引入

现代家庭离不开电．电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律？产生哪些效应？怎样才能做到安全用电和节约用电？……这一章我们就来探究恒定电流的基本规律．雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但持续极短的时间，而手电筒的小灯泡却能持续发光．这是为什么？

学生活动：请学生自行阅读课本，思考以下问题：

1.要在导体中产生电流，需要什么条件？要产生持续的电流又需要什么条件？

2.电源在电路中起什么作用？3

3.电荷在电路是如何移动的？

4.什么是恒定电场？如何理解“稳定分布的电荷”？

5.请你总结恒定电流是怎样形成的？

6.回忆初中学过的知识，电流强度是如何定义的？它的方向是怎么确定的？

（二）新课教学

1．电源

如课本图，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。

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：怎样才能使水管中有源源不断的水流呢?

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。

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）

2．恒定电场

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。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。

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。

3．电流

（1）概念：电荷的定向移动形成电流。

（2）电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。

（3）定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。定义式：t Q I = 例题：有一横截面为S ＝1mm2的铜导线，流经其中的电流为I=1A ，已知铜的密度为ρ

=8.9×103Kg/m3，铜的摩尔质量为M ＝ 6.4×10－2Kg/mol ，阿伏加得罗常数NA ＝ 6.0

×1023/mol ，电子电量为e= 1.6×10－19C 。在这个问题中可认为每个铜原子贡献一个电

子，求铜导线中自由电子定向移动速率v 。

解：

从中引导学生分析出电流的微观表达式：I=nqsv

区分：1.电子定向移动速率:

其大小与电流有关，一般数量级为10-5m/s （对每个电子而言）

2. 电流传导速率：

等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流（对整体而言）

3.电子热运动速率：

任何微观粒子都做无规则运动，其速率与温度有关，通常情况为每秒几百米

【小结】1、电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置.

作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.

2、电流： 电荷的定向运动形成电流。

（1）产生电流的条件：① 自由电荷②保持电势差

（2）电流方向：规定为正电荷定向运动的方向

（3）电流强度：单位时间内通过导体横截面的电量。

（4）定义式：I=q/t 微观表达式：I=nqsv

【作业】p43 1、2、3题 vt

L =长度Svt LS V ==体积Svt V m ρρ==质量A A N M Svt N M m N ρ== t q I =∴t Ne =e N Mt Svt A ρ=e SN IM

v A ρ=∴s

m /105.75-⨯=