导体中的电场和电流

一、教学目标

（一）知识与技能

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。

（二）过程与方法

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。

（三）情感态度与价值观

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。

三、重点与难点：

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。

四、教学过程

（一）先对本章的知识体系及意图作简要的概述

（二）新课讲述----第一节、导体中的电场和电流

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。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。

通过“思考与讨论”让学生区分静电平衡和动态平衡。

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（标量）

（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：

电流的微观表示：

取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？---引导学生推导

老师归纳：Q=nV=nvtSq I=Q/t=nvqS 这就是电流的微观表示式。

（4）单位：安培（A），1 A =103mA = 106µA

（5）电流的种类

① 直流电：方向不随时间而改变的电流。直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。

② 交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。

【问题】如何用图象表示直流电和交流电？

分析课本例题（详见课本，这里略）

通过例题分析让学生把电流与导线内自由电子的定向移动的速率联系起来，同时说明定向移动的速率和在导线中建立电场的速率是两个不同的概念。

（三）小结：对本节内容做简要小结

（四）巩固新课：1、复习课本内容

2、完成P43问题与练习：作业1、2

3、作业纸

教后记：

本节内容是新增加的，教师和学生都有一个熟悉的过程，要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知识有个初步的理解。

学生对于电流的微观解释，特别是电流的传导速度和电子定向移动的速度的关系认识上有一定的难度。

下节课要用一两条例题强化学生对I=Q/t=nvqS的理解和运用。

高中物理2.1导体中的电场和电流教案新人教版选修3 - 1