【创新设计】2014-2015学年高中物理人教版选修3-1课件:2.1 电源和电流
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教学设计1电源和电流本节分析学生学习了第一章的静电场,对电场力做功、电势能的变化已经有了较深刻的认识,此刻不失时机地引导学生认识恒定电场,是符合学生心理特点的.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,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.学情分析学生已经基本掌握了学习物理的思维方法,如对比分析、抽象思维想象等.在学习本节内容之前学生还学习了静电场和导体静电平衡的知识,有一定的有关电场知识的基础.电源虽然在生活中是比较常见的,但是本节要讲授的是电源内部的工作原理和导线中的电流,是较为抽象的知识,比较容易理解.教学目标●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.教学重难点1.理解电源的形成过程及电流的产生原因.2.会灵活运用公式计算电流的大小.教学方法教师启发引导教学与探究法相结合,并辅以小组合作学习与多媒体教学相结合.教学准备多媒体教学课件.教学设计(设计者:杨东升)教学过程设计之间电势差减小,最终A、B两个导体球会达到静电平衡,导线中的电流只能是瞬时的.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,若在怎样才能使水管中有源源不断的水流呢?、B之间连接一台抽水机,将水池中,这样可保持A、B之间的高度差,从而使细管中有源源不断的水流.类比可知,电路中有持续电流的条件是导体两端有电势差.【自主探究】什么装置能把自由电子从正极搬迁到负极,体两端保持电势差(电压),电路中有持续的电流设计意图:通过类比使学生知道电源的作用电源在搬运电子的过程中,电子的电势能如何变化?电源发挥了怎样的作用?电荷在运动,但有的流走了,另外的又来补充,所以电荷的分布是稳定的,电场的分布也稳定,导线内的电场线保持和导线平行.(设计意图:通过对恒定电场的介绍,为恒定电流的教学板书设计一、电源1.能把自由电子从正极搬到负极的装置2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路中有持续的电流 二、恒定电场由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场 三、恒定电流1.大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流 2.电流(1)物理意义:表示电流的强弱程度(2)定义:通过导体横截面的电荷量q 跟通过这些电荷量所用时间t 的比值叫做电流 (3)公式:I =qt(4)单位:安培(A),1 A =1 C/s ,常用单位:毫安(m A)、微安(μA) (5)方向:正电荷定向移动的方向教学反思思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本.亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木,学生素质的培养就成了镜中花、水中月.通过对电路的操作性练习来认识电流与电路的关系、电源和用电器在电路中所起的作用.本着学生是学习的主体为指导原则,在学习的过程中采用实验法、观察法、分析归纳法、练习法等,培养学生的兴趣、观察能力、分析归纳能力、电学实验习惯,提高认识电路、连接电路、画电路图的能力.备课资料 ●1.电流的微观表达式的推导(1)情景设置如图所示,粗细均匀的一段导体AD ,其长度为l ,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ,设导体的横截面积为S ,导体每单位体积内的自由电荷数为n ,每个自由电荷的电荷量为q .(2)理论推导导体中的自由电荷总数:N =nlS ;总电荷量Q =Nq =nlSq .所有电荷都通过横截面D 所需要的时间:t =l v ,所以导体中的电流:I =Q t =nlSqlv =nqS v .由此可知,从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速率,以及导体的横截面积.2.充电电池充电电池,是充电次数有限的可充电的电池,配合充电器使用.市场上一般卖的是5号、7号的充电电池,但是也有1号充电电池.充电电池的好处是经济、环保、电量足,适合大功率、长时间使用的电器(如随身听、电动玩具等).充电电池的电压比型号相同的一次性电池低,AA 电池(5号电池)是1.2伏,9 V 充电电池实际上是8.4伏.现在充电次数一般能在1 000次左右.种类镍镉(Ni -Cd )电压:1.2 V ,使用寿命:500次,放电温度:-20度~60度,充电温度:0~45度.镍氢(Ni -MH )电池:1.2 V ,使用寿命:1 000次,放电温度:-10度~45度,充电温度:10度~45度.锂离子(Li -lon )电池:3.6 V ,使用寿命:500次,放电温度:-20度~60度,充电温度:0~45度.锂聚合物电池:3.7 V ,使用寿命:500次,放电温度:-20度~60度,充电温度:0~45度.备注:锂电的改良型,没有电池液,而改用聚合物电解质,可以做成各种形状,比锂电池稳定.铅酸电池:12 V,使用寿命:200~300次,放电温度:0~45度,充电温度:0~45度.备注:就是一般车用电瓶(它是以6个2 V串联成12 V的),免加水的电池使用寿命长达10年,但体积和容量是最大的.3.特征镍镉电池:有记忆效应,容量小.镍氢电池:记忆效应,小容量大.锂离子电池:无记忆效应,身薄容量大,因电极材料不同,电动势为3.6 V、3.7 V两种.锂电池的性能是现有各类电池中最好的一种,体积小、重量轻、容量大.广泛用于数码相机、笔记本电脑、移动电话等电子产品中.铅蓄电池:电动势约为12 V,铅蓄电池可以反复充电使用,电解液是硫酸溶液,内阻很小,广泛用于汽车、摩托车中.铁锂电池:电力更足,更安全,也更轻,未来电动车的主要发展方向.一般,同种类型的充电电池,容量越大,体积越大,重量也较大.4.区别一次性电池俗称“用完即弃”电池,因为它们的电荷量耗尽后,无法再充电使用,只能丢弃.常见的一次性电池包括碱锰电池、锌锰电池、锂电池、银锌电池、锌空电池、锌汞电池和镁锰电池.可充电电池按制作材料和工艺上的不同,常见的有铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池.其优点是循环寿命长,它们可全充放电200多次,有些可充电电池的负荷力要比大部分一次性电池高.普通镍镉、镍氢电池使用中,特有的记忆效应,造成使用上的不便,常常引起提前失效.普通电池是一次性使用的,而充电电池可以用充电器充电,反复使用.普通1、2、3、5、7号单体电池标称电压是1.5 V,而镍氢、镍镉充电电池标称电压是1.2 V,锂离子充电电池标称电压是3.7 V,铅酸蓄电池是2 V.。