高中物理选修3教案《电源和电流》

《电源和电流》教学设计学科：物理年级：高二年级【教学内容】《电源和电流》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程必修3模块中“电路及其应用”主题下的内容，“电源和电流”这一节是电场与电路两部分知识相衔接的重要部分，本节主要内容是电流的产生和描述，共有三个知识点：电源、恒定电场、恒定电流。

电流概念是整个电路知识的最基本概念，从电流开始延伸到电阻、电功、电功率和电动势等概念以及电路结构、电路规律，正确理解电流概念是进一步学习电路知识的基础。

【教材分析】教材首先分析导线内持续电流是怎么产生的，然后分析恒定电流是怎么形成的，进而说明怎样定量描述电流的强弱，最后从微观角度解释影响电流的因素。

教材内容安排从现象到本质，从定性到定量，层层递进。

【学情分析】学生在初中已经学习了恒定电流的一些基本知识，知道将电池、导线和用电器连接形成闭合回路，电路中将产生稳定的电流，知道电流方向的规定，对电流的概念较为熟悉，但对电流的产生理解较浅，知道电荷的定向移动形成电流，但不理解为何电荷会定向移动。

学生已经基本掌握了学习物理的思维方法，例如模型建构法、类比法、比值法等等，在学习本节内容之前学生已经学习了静电场和静电平衡的知识，有了一定的电场基础。

因此教学时可在分析电路中恒定电场建立的基础上，结合金属微观结构模型，分析电子在导体内的运动情况。

【教学目标】物理观念：通过实例对比，引导学生思考持续电流形成的原因，了解电源的作用，认识常见的电源；通过对比静电平衡条件，引导学生思考电路中的电场特点和电荷运动情况，了解导体中的恒定电场和恒定电流；通过实例分析，理解电流的定义，知道电流的单位。

科学思维：通过情境展示和引导，学生主动参与电源和电流基本概念的构建，培养学生科学思维物理核心素养。

科学探究：教师问题链的设问，学生思考探究恒定电场、电流微观涵义，培养学生科学探究物理核心素养。

科学态度与责任：通过展示电池发展历史以及比亚迪刀片电池介绍，使他们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，提高学生好奇心和求知欲，激发学生对科学的兴趣和热情，增强学生对国家自豪感和社会责任感。

高中物理电源与电流的教案
主题：电源与电流
教学目标：
1. 了解电源的概念和种类；
2. 了解电流的概念和特性；
3. 掌握电流的计算方法。

教学内容：
1. 电源的概念和种类；
2. 电流的概念和特性；
3. 电流的计算方法。

教学重点：
1. 电源的种类及其作用；
2. 电流的概念和计算方法。

教学难点：
1. 掌握电流的计算方法；
2. 理解电源和电流之间的关系。

教学方法：
1. 示例教学法；
2. 实验教学法；
3. 讨论教学法。

教学过程：
一、导入
教师通过举例介绍电源和电流的概念，引导学生思考电源和电流之间的关系。

二、讲解电源
1. 讲解电源的概念和作用；
2. 分类介绍常见的电源，如干电池、充电电池、交流电源等。

三、讲解电流
1. 讲解电流的概念和特性；
2. 分析电流的表达式和计算方法。

四、实验操作
1. 学生进行实验，观察不同电源产生的电流差异；
2. 学生测量不同电源的电流强度，进行数据记录和分析。

五、讨论总结
1. 学生展示实验结果并针对电源和电流的关系进行讨论；
2. 总结电源和电流之间的关系及其重要性。

六、作业布置
布置作业：完成相关练习，巩固电源和电流的知识。

教学反思：
本节课通过理论讲解、实验操作和讨论总结等多种教学方法，帮助学生全面理解电源和电流的概念及其重要性。

在教学实践中，要注重培养学生的动手能力和实践能力，引导学生主动参与到实验和讨论中，提高学生的学习兴趣和学习效果。

2.1电源和电流（一）内容及解析1、内容：理解电源的形成过程及电流的产生。

2、解析：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。

（二）目标及其解析1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

（三）教学问题诊断分析电源作用的道理，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。

（四）、教学支持条件分析通过对电源、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。

（五）、教学过程设计1、教学基本流程先对本章的知识体系及意图作简要的概述新课讲述----第一节、导体中的电场和电流2、教学情景1．电源：先分析课本图2。

1-1 说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手）【问题】如何使电路中有持续电流？（让学生回答—电源）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：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?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．导线中的电场：结合课本图2。

1-4分析导线中的电场的分布情况。

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。

相似论、同化论指导下的教学设计《电源与电流》按语：人类个体的学习是在相似的基础上不断建构新知识的过程。

教学中应当充分了解和挖掘那些存在于学生头脑中与将学的新知识相似度高的原有知识与经验，作为新知识学习的同化固定点。

本节课中具体应用如下：1．以水泵为电泵（电源）的同化固定点，理解电源在电路中的作用；2．以静电场的性质和规律为恒定电场的同化固定点，演绎恒定电场的形成过程；3．以车流量大小为电流大小的同化固定点，建立电流科学概念；4．以熟悉的生活场景为抽象知识的同化固定点，达成对“三个速率”的理解。

本节课采取的教学策略和方法有，合理想象、适时引问、抽象建模、类比方法等。

其中引问是问题导引的一种很有特色的形式。

引问即引发质疑，发现问题，促进思考。

在新课学习中，有时学生并不能及时感知问题的存在，本节课中教师在了解学习内容的基础上，协助学生进行知识检索，激活已有的知识，使学生感知到问题的存在，同时引发对新问题的思考。

本节课中探究恒定电场的形成、恒定电流的形成及自由电子定向移动速率大小等问题的过程中，教师适时引问，帮助学生发现问题、解决问题。

一、核心素养通过《电源和电流》的类比法学习过程，使学生感受相似现象和规律，体悟物理世界的和谐美。

并能够欣赏逻辑思维的理性之美，培养对物理学的深层兴趣。

二、教学目标1．了解电源使电路形成电流的机制和恒定电场的建立。

2．知道电流方向的规定。

3．掌握电流的定义式，并会用来解决导线中的电流问题以及计算运动电荷所产生的等效电流。

4．能区分导体中自由电子的定向移动速率和建立电场的速率。

5．尝试利用水泵和电泵的相似性，通过类比的方法理解电源的作用。

6．尝试利用静电场和恒定电场的相似性，通过类比的方法了解恒定电场的建立过程。

7．尝试利用车流和电流的相似性，经历电流概念的建立过程。

8．经历建立柱体模型的过程，理解电流的微观表达式。

三、教学重、难点重点：1．电流概念的建立。

2．电流的定义式3．电流的微观表达。

高中物理电源和电流教案
年级：高中
教材：高中物理教材
时长：1课时
教学目标：
1. 了解电源的概念和作用；
2. 理解电流的概念和计算方法；
3. 掌握串联电路和并联电路的特点和计算方法。

教学重点：
1. 电源和电流的概念；
2. 串联电路和并联电路的特点；
3. 电流的计算方法。

教学难点：
1. 串联电路和并联电路的计算方法；
2. 解决实际问题中的电流计算。

教学准备：
1. PowerPoint幻灯片；
2. 实验器材：电池、电线、电压表、电流表等。

教学步骤：
1. 导入：通过引入一个实际生活中的例子，让学生理解电源和电流的基本概念。

2. 讲解：利用PowerPoint幻灯片介绍电源和电流的概念，并讲解串联电路和并联电路的特点。

3. 实验操作：安排学生进行实验操作，测量串联电路和并联电路中的电流。

4. 计算练习：布置一些计算练习题，让学生巩固串联电路和并联电路的计算方法。

5. 实践运用：给学生提供一些实际问题，让他们运用所学知识解决问题。

教学评价：
1. 在实验中观察学生的实验操作是否准确；
2. 在计算练习中检查学生是否能够熟练计算电流；
3. 在实践运用环节中评价学生的解题能力和对电源和电流的理解深度。

第二章恒定电流全章教学内容分析本章介绍电路的基本概念和规律，在物理学发展史上，从静电到电流(动电)有一个辩证的发展过程，从内容上来说，本章和上一章有着必然的内在联系。

首先，电路中的电压概念就是静电学中的电势差，导体中的电场也是在静电场基础上引入的电流场(动态的恒定电场)，而自由电荷在导体中的定向移动，则简化为带电粒子在电场力作用下的定向移动。

其次，无论电场还是电路，都共同遵守能量守恒这一物理学的基本规律。

从电源、电动势、部分电路的电功和电热，到闭合电路欧姆定律、电源的总功率、输出功率和内电路消耗的功率，都是能量守恒的具体体现。

本章是电学实验的核心，教材提供了大量的探究性学习素材，为学生的自主学习和理解科学探究的基本方法创造了条件。

本章设计了四个学生分组实验，即“测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)”“描绘小电珠的伏安特性曲线”“测定电源的电动势和内阻”和“练习使用多用电表”，除此以外，还设计了若干演示实验及课内外做一做、设计与探究、调查与分析等内容，供课堂内外灵活使用。

课标要求1．内容标准(1)观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用。

(2)初步了解多用电表的原理。

通过实际操作学会使用多用电表。

例1：以多用电表代替学生用电表进行各种电学实验。

例2：以多用电表为测量工具，判断二极管的正负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。

(3)通过实验探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。

(4)知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。

(5)测量电源的电动势和内阻。

(6)知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活和生产中的应用。

例3：观察常见电热器的结构，知道其使用要点。

(7)通过实验观察门电路的基本作用。

初步了解逻辑电路的基本原理及其在自动控制中的应用。

(8)初步了解集成电路的作用。

关注我国集成电路等元器件研究的发展情况。

2．活动建议(1)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的IU特性曲线，对比它们导电性能的特点。

人教版选修3-1第二章恒定电流§2.1电源和电流一、教学目标1.知识与技能（1）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。

（2）理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流。

（3）从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。

2.过程与方法（1）运用类比方法，利用抽水机类比电源，帮助学生理解电源的作用。

（2）初步体会动态平衡的思想。

（3）学习利用数学推导的探究方法，经历金属内自由电子定向移动速率的推导过程，帮助学生从微观角度理解电流。

3．情感态度与价值观根据学生刚学过的电场知识入手，分析、讨论问题，有效地将“场”和“路”的知识相联系，有利于培养学生不断运用学到的知识分析、解决实际问题的意识和能力。

二、重点与难点1.重点（1）理解电源的作用；电流的形成过程。

（2）恒定电场的概念；恒定电流的概念。

（3）电流的定义、方向；电流的微观表达式。

2.难点（1）利用动态平衡来理解恒定电场的概念（2）电流的微观表达式三、教学方法和教学辅助工具1.教学方法本节内容重在理论分析和推导，内容较抽象；并且是电场知识在电路中的运用，所以本节的教学方法采用理论分析、类比、数学建模、推导等方法。

本节内容不适合采用实验探究方法，故教学过程中没有演示实验和学生分组实验。

2.辅助工具多媒体课件，导学学案四、教学流程图五、教学过程1．引入：观察图片：闪电和手电筒发光。

问题：产生持续电流的条件是什么？学生：因为有电源！问题1：电源怎么产生持续电流？2.分析金属导体中电流的产生过程导体中电子的热运动不能产生电流。

形成电流的条件是：导体两端有电势差（电压）3.电源的作用短暂的电势差（电压）只会产生瞬时电流。

用抽水机类比电源：电源在其内部源源不断地把自由电子从正极搬到负极；保持导体两端的电势差，使电路中保持持续的电流。

问题2：导线有电流时的电场是什么样的？4.恒定电场导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

第一节、电源和电流学案课前预习学案一、预习目标（一）知识与技能1．明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．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）过程与方法通过类比和分析对电源的的概念、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。

二预习内容：1.电源是能把电路中的从正极搬到负极的装置。

2.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的电场，导线内的电场保持和平行。

3.由分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。

4.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流。

5.电流的程度用电流这个物理量表示；规定定向移动的方向为电流的方向；电流的单位是，符号是；公式为。

提出疑惑课内探究学案学习目标（一）知识与技能1．明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．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）过程与方法通过类比和分析对电源的的概念、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。

学习过程1.电流的分析与计算(1)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。

(2)金属导体中电流的方向与自由电子的定向移动方向相反。

(3)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时tq I =中，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。

(4)电流虽然有大小和方向，但不是矢量。

2.电流的微观表达式nqSv I =的应用在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I =q ／t 计算电流时应引起注意.例1如图验电器A 带负电，验电器B 不带电，用导体棒连接A 、B 的瞬间，下列叙述中错误的是（ ）A 、有瞬时电流形成，方向由A 到BB 、A 、B 两端的电势不相等C 、导体棒内的电场强度不等于零D 、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动例2在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U 的作业下被加速，且形成的电流强度为I的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。

电源和电流重/难点重点：理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：会灵活运用公式计算电流的大小。

重/难点分析重点分析：教材首先利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况，然后引导学生分析恒定电场形成的过程，并引出了电源和恒定电流的定义和物理意义。

教师引导学生分析思考，这样更能激发学生的求知欲和学习物理的兴趣。

难点分析：电流的定义式：q=，适用于任何电荷的定向移动形成的It电流。

对于金属导体有I=nqvS （n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约510-m/s，远小于电子热运动的平均速率5⨯m/s），这个公式只适用于10m/s，更小于电场的传播速率8310金属导体，千万不要到处套用。

注意：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I＝q／t计算电流强度时应引起注意。

突破策略1. 教学任务：电源的作用。

师生活动：投影下面的图片思考与讨论：分别带正、负电荷的A、B两个导体球，如果用一条导线将它们连接起来，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？导线中能否出现电流？这个电流有什么特点？结论：最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态，导线中的电流只能是瞬时的。

思维拓展：如何使电路中有持续电流？类比：如图，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流动到水池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。

思考与讨论：怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？结论：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。

思维拓展：电源的作用与抽水机相似就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置，使得导体两端保持电势差(电压)，电路中就会有持续的电流。

结论：电源能使电路中产生持续电流。

2. 教学任务：导线中的电场师生活动：问题引导：在有电源的电路中，导线内部的电场强度有何特点呢？投影(如图所示)介绍图中各部分的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究，如图所示。

第2章第1节电源和电流【知识与技能】1、了解电源的形成过程。

2、掌握恒定电场和恒定电流的形成过程【过程与方法】1、在理解恒定电流的基础上，会灵活运用公式计算电流的大小。

【情感态度与价值观】1、通过本节对电源、电流的学习，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。

【教学过程】★重难点一、对电流的理解★一、电源1．电源的定义电源是不断把负电荷从正极搬运到负极从而维持正负极之间存在一定电势差的装置。

2．电源的作用(1)从电荷移动角度看电源的作用就是移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，从而保持电路中有持续电流．电源在内部能把电子从正极A搬运到负极B，如图所示(2)从能量转化的角度看搬运电荷的过程就是克服静电力做功的过程，是将其他形式的能转化为电能的过程．【特别提醒】有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个条件：(1)电路中有电源．(2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．所以只有电源，电路不闭合也不会有持续电流．二、恒定电场1．形成导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的合电场．2．特点导线内的电场线和导线平行；电荷的分布是稳定的；导线内的电场是沿导线切线方向的稳定电场．三、对电流的理解1．电流的形成条件(1)产生电流的条件：导体两端有电压。

(2)形成持续电流的条件：导体两端有持续电压。

2．电流的方向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。

3．电流的大小(1)I＝qt是电流的定义式，I＝nqSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。

(2)q＝It是求电荷量的重要公式，而公式I＝qt求出的是电流在时间t内的平均值，对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。

(3)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝qt时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。

§2.1电源和电流
【三维目标】
（一）知识与技能
1．明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立。

2．恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流
3．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
培养学生综合运用所学知识，联系前后分析电流和电源的基本知识。

（三）情感态度与价值观
1．渗透物理学方法的教育：运用模型法分析电流及电源。

2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。

【教学重点和难点】
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】
模型法、探究法
【教学过程】
么通过截面的电流表达式为？
备课资料图片
小结
1、电源就是能把自由电子从正极搬到负极的
装置。

2、由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒
定电场。

3、大小方向都不随时间变化的电流称为恒定
电流。

4、电荷的定向移动形成电流。

小结
（3分
钟）
作业：课本43页第3、4题
基础训练37页11题
q
I
t。

第八章 稳恒电流一、考纲要求1.产生持续电流的条件，电流强度。

B2.欧姆定律，电阻和电阻定律。

B3.电阻的串、并联、串联电路的分压作用、并联电路的分流作用。

B4.电功、电功率、串、并联电路的功率分配，焦耳定律。

B5.电源的电动势和内电阻。

闭合电路的欧姆定律，路端电压。

B6.同种电池的串联。

A7.电流、电压和电阻的测量：安培表、伏特表和欧姆表的使用、伏安法测电阻。

B说明：要求会解简单的混联电路问题，不要求解含有电流和电动势方向相反的电路及有关电 桥问题。

二、知识结构1.部分电路、电功率、电阻的连接2.闭合电路欧姆定律、电阻的测量3.直流电路的分析和计算。

三、知识点、能力点提示1.在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I ＝q/t 计算电流强 度时应引起注意。

2.公式R ＝IU 是电阻的定义式，而R=ρSL是电阻的决定式R 与U 成正比或R 与I 成反比的说法是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压U ＝0，它的电阻仍然照旧存在。

3.电功和电热的区别：(1)纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、 白炽灯泡等。

(2)非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目 的，而是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。

在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W=UIt=I 2Rt=RU 2t 是通用的，没有区别，同理P=UI=I 2R=RU 2也无区别，在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即W=UIt 分为两部分，一大部分转化为其它形式的能；另一小部分不 可避免地转化为电热Q=I 2Rt ，这里W=UIt 不再等于Q=I 2Rt ，应该是W=E 其它+Q ，电 功就只能用W=UIt 计算，电热就只能用Q=I 2Rt 计算。

4.额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定 功率，流经它的电流就是它的额定电流。