《電源和電流》教學設計教材：人教版高中物理必修3第十一章第1節課時安排：2課時一、教材分析1.高中物理課程標準（2017版）要求了解電源在電路中的作用、恒定電流的定義式掌握電源的作用以及自由電子在電源中運動的方向；了解電流的微觀表達式。2.本節內容在物理知識體系中的地位《電源和電流》是同學們走進電學實驗的第一步，這一部分的知識點與之后的閉合電路歐姆定律聯系緊密，與電路中能量的轉化也是密不可分。在學生學習的過程中3.教材內容與體系安排本節課通過對觀察閃電與小燈泡的區別來引起學生對電源作用的思考。通過類比抽水機的作用讓同學們總結電源的作用以及恒定電流產生的條件。通過類比水流量得出恒定電流的定義式。最后通過將跑操的學生類比成微觀狀態下導線中的定向移動的電子，給出條件單位體積中的自由電子數為n，引導學生求出體積v內的自由電子數，最后通過電流的定義式來求出微觀狀態下電流的表達式。二、學情分析1.知識層面學生在之前的學習中已經學習并掌握了功能的轉化，在第十章已經了解了電場力做功電勢能應該如何改變。2.能力層面學生已經學習過比值定義法，所以在電流定義式的導出上可以結合之前學過的知識。3.思維層面在電流的微觀表達式的推導過程中會很抽象，雖然學生已具備一定的抽象思維，但學生任很難直觀的了解到電子在微觀中電子的運動情況，這時候需要老師搭臺階，多舉例，幫助學生理解。三、教學目標1.物理觀念（1）掌握對閉合電路中電子移動方向和電流方向進行分析和歸納的方法；（2）通過實驗和理論分析，理解探究電流的微觀表達式。2.科學思維（1）通過重力勢能知識點的遷移了解電源的作用。（2）通過舉例生活中的各種現象幫助學生理解電流的微觀表達式，并推導出電流的微觀表達式。3.科學探究（1）掌握對閉合電路中電子移動方向和電流方向進行分析和歸納的方法；（2）通過實驗和理論分析，理解探究電流的微觀表達式。4.科學態度與責任（1）通過加深對電源和電流的認識，讓生活中的用電更安全。（2）激發學生對科學的興趣和熱情，使他們了解現代前沿電源研究工作是研發體積更小、電容量更高、輸出功率更高的電池。培養學生的科學探究精神。四、教學重難點1.教學重點：通過啟發式教學讓學生通過比值定義法得到電流的定義式；2.教學難點：能根據電流的定義式求解電源的電容量、電流微觀表達式。五、教法學法教法：啟發式教學、探究式教學學法：合作探究法六、教學用具PPT七、教學流程圖八、教學過程教學環節與教學內容教師活動學生活動設計意圖情境創設導入新課【情境創設】【引導】教師播放電閃雷鳴的視頻：在視頻中閃電劃破蒼穹，一瞬間將四周照亮，但是圖片中的小燈泡卻可以持續的將四周照亮。【提問】燈泡中是什么裝置可以讓小燈泡一直發光呢？【觀察】閃電轉瞬即逝，小燈泡一直發光。【思考】小燈泡中有電源。由生活現象出發，引起學生興趣。裝置類比知識遷移【探究電源作用】抽水機類比【引導提問】裝置中的水會怎樣流動，水會源源不斷地流動嗎?水管中的水什么時候會停止流動？【提示講解】A中的水位比B中的高，所以水會從A通過水管流向B,當兩邊水位相同的時候水管中的水將停止流動。【引導提問】如果我想通過添加一種裝置讓A中的水源源不斷地流向B，同學們能否想一個辦法解決這個問題？【繼續提問】抽水機在將B中的水搬運到A中時怎么做功，重力怎么做功？【觀察總結】水會從左邊流向右邊，直到兩邊水位相平為止。可以在右邊加上一個抽水機讓水源源不斷地流。【思考回答】在抽水機工作的過程中，抽水機對水做正功，重力對水做負功，重力勢能增加。培養學生發現問題解決問題的能力。知識遷移電源作用【學生思考】電源如何讓導線中的電流源源不斷地流？【引導提問】有沒有一種裝置像抽水機一樣可以讓電子通過導線源源不斷地向A流動呢？【引導回答】P裝置是電源，它的作用是將自由電子在電源內部從正極搬運到負極。在搬運過程中非靜電力克服靜電力做功將其它形式的能量轉化為電勢能。【交流思考】可以也裝一個類似抽水機的裝置。從物理角度分學素養。【引導總結】大家一起來總結一下電源的作用有哪些？【引導提問】我們來總結一下電源的作用是什么？【概念引入】所以，從搬運電荷的角度來講，電源的作用是將自由電子從負極搬運到正極；從做功的角度來講，電源的作用是將其他形式的能轉化成電勢能。【思考回答】從搬運電荷的角度來講，電源的作用是將自由電子從負極搬運到正極。從做功的角度來講，電源的作用是將其他形式的能轉化成電勢能。通過歸納總結得出電源作用對事物的認識。恒定電流以及電流的定義式【引導思考】當導線上通往正極的自由電子數和電源中移向負極的電子數相同會產生怎樣的現象？【目的】得到恒定電流的概念。【引導提問】當導線上通往正極的自由電子數和電源中移向負極的電子數相同會產生怎樣的現象？【引導回答】當導線上通往正極的自由電子數和電源中移向負極的電子數相同時，正極和上的自由電子分布不變，此時產生恒定電場。【引導思考】當恒定電場形成時，導線中的電流會有怎樣的特點呢？【引導回答】當恒定電場形成時，導線中的電流方向和大小都保持不變，此時的電流稱為恒定電流。【思考】需要測量單位時間內流出水的體積。【思考】流量公式：Q=v\t。通過類比一步步讓學生思考自己得出電流的表達式。得到恒定電流公式。【題問】請大家根據水流公式推導電流公式；【回答】知道了電流的電荷量，和通過橫截面積的時間t可以得到電流公式：I=q\t。培養學生類比遷移的和能力。電流的微觀表達式【課題導入】當我們研究微觀狀態下電流的表達式時，我們可以精確到每個電子的運動。那么在這種情況下電流的表達式又是怎樣的呢？【引導提問】如果我們把導線放大很多倍，這個時候可以看到導線中電子的運動，如果電子運動的速度為v。此時的速度v會是電場建立的速度v嗎？會是分子熱運動的v嗎？【引導回答】當我們關上電燈的開關時，燈泡立馬就亮了，此時說明電場建立了，這個建立的過程幾乎是瞬間的，接近于光速。但是此時電子并沒有瞬間全部進入電燈中。【總結】電荷量運動的速度v是所有電子運動的速度平均值，電流速度接近光速。【回答】電流速度和電子移動速度不一樣。電流速度比電子運動速度快。荷量運動的速度v是所有電子運動的速度平均值，電流速度接近光速。培養學生邏輯推理能力我們如何推導出微觀狀態下電流的定義式？已知物理量：n：單位體積中自由電子數e：自由電子電荷量S：導體的橫截面積v:自由電子定向移動平均速率【引導提問】如果我們知道水流速度為v，水管的橫截面積為s，我們如何求體積呢?【引導提問】同樣的，我們如果知到電子速度v，導線橫截面積s，時間t，也可以得到體積V=vts，但是如果要得到電荷量q還需要知道：n、e、S、V請大家推導微觀狀態下的電流表達式？【回答】【思考】需要知道水流速度v，水管橫截面積s，時間t，體積V=vts。【思考】培養學生類比遷移的和能力。