教學設計

課程基本信息課例編號2020QJ09WLRJ010學科物理年級9年級學期第1學期課題電流和電路（第一課時）教科書書名：物理九年級上冊出版社：人教版出版日期：教學目標教學目標：知識目標：知道電流的形成條件，知道電流方向的規定。能力目標：通過實驗認識電路的組成。情感目標：通過對電池發明和發展歷程的介紹，讓學生感受科學家的探索精神；通過介紹生活中功能多樣的用電器、電源、開關，讓學生體會科技給生活帶來的便利。教學重點：了解電路中各部分的作用。教學難點：了解電路中電流方向的描述方法。教學過程時間教學環節主要師生活動2分鐘3分鐘2分鐘1分鐘2分鐘4分鐘8分鐘1分鐘引入電流的形成電流的方向持續電流的條件電路電路中電流的方向電路的組成課堂小結+布置作業閃電是自然界常見的現象，一位攝影師用鏡頭記錄下了這樣的畫面。【播放視頻】看，巨大的電流在云層與大地之間涌動，一道道耀眼的閃光像是神奇的魔法。人們通過對電學知識的探索，掌握了其中的物理原理，利用制造出的特斯拉線圈，也能表演這閃電的魔法。【播放視頻】【提問】可以看到，兩名表演者的身體之間也有電流。那么，在什么條件下，才會形成電流呢？在上節課的實驗中，同學們看到了這個現象：帶有電荷的驗電器A和不帶電荷的驗電器B，當用金屬棒將兩個驗電器的金屬球連接時，驗電器A的金屬箔的張開角度減小，而驗電器B的金屬箔由自然下垂變為張開，這說明有一部分電荷通過金屬棒從驗電器A移動到了驗電器B，電荷朝著同一個方向發生了移動，也就是說，在金屬棒里，形成了電流。【板書】可見，是電荷的定向移動形成了電流。【播放動畫】我們知道，在金屬內部，有大量的自由電子，它們可以脫離原子核的束縛，在金屬內部自由移動，但這種運動的方向雜亂無章，并不是定向移動，因此，不能形成電流。我們可以通過羊群的運動來進行類比。【播放視頻】這些羊在草原上悠閑地吃著草，并不時移動著，但由于它們是朝著各個不同的方向移動，所以整個羊群看不出有明確的移動方向。【提問】但如果當牧羊人發出特定的指令并驅趕羊群呢？【播放視頻】【回答】我們看到，所有的羊都朝著同一個方向移動，十分壯觀，這樣就形成了羊群的定向移動。【播放視頻】與之類似，當金屬內部的自由電子也受到某種推動力，就會在熱運動的基礎上，開始做定向移動，形成電流。因此，金屬中的電流是自由電子定向移動形成的。【播放視頻】酸堿鹽的水溶液也是導體，它的內部有大量的可以自由移動的正電荷和負電荷。我們把兩個電極放入溶液中，并接上電池和開關。當開關斷開時，這些電荷的運動方向都是雜亂無章的。【提問】那么請同學們想一想，如果把開關閉合，這些電荷的運動方向會有什么變化呢？【播放視頻】怎么樣，和你猜想的是不是一樣呢？可以看到，正、負電荷同時向相反的方向做定向移動，液體內部形成了電流。可見，無論是正電荷，還是負電荷，只要做定向移動，都可以形成電流。【板書】在19世紀初，物理學家們剛剛開始研究電流，還不清楚究竟是哪種電荷在定向移動，所以當時，就把正電荷定向移動的方向規定為電流的方向，并沿用至今。如果某導體中的電流是由負電荷定向移動形成的，那么，負電荷定向移動的方向，就與規定的電流方向相反。【播放視頻】比如，在金屬內部，圖中的自由電子向左做定向移動，由于自由電子帶負電，所以這段金屬中的電流方向與之相反，也就是向右。【播放視頻】再比如，在酸堿鹽水溶液的內部，正、負電荷同時向相反的方向做定向移動，圖中，正電荷向右做定向移動，負電荷向左做定向移動，因此，液體中的電流方向與正電荷的移動方向相同，與負電荷的移動方向相反，也就是向右。在這個實驗中，雖然金屬棒中形成了電流，但電流瞬間就結束了。【播放視頻】而這個實驗中的電流卻能持續一段較長的時間。生活中的各種電器往往需要持續工作，因此就需要有持續的電流。【提問】請觀察液體導電的實驗裝置，你能得出獲得持續電流的條件嗎？【回答】【板書】很好，第一，需要有電池，第二，需要把開關閉合，或者說，要形成閉合的回路。這就是得到持續電流的兩個條件。【提問】現在，請同學們思考，如果要讓這個小燈泡持續發光，我們還需要哪些器材，應該怎樣操作呢？【回答】對了，需要電池，還有開關，然后用導線把它們連起來，最后要閉合開關，使之形成閉合的回路。請看老師的操作過程。【播放視頻】【同步講解】開始連接電路前，我們先把需要連入電路的元件分開擺放好，使開關處于斷開狀態。一般情況下，我們都是從電池的一端開始，用導線把電路元件逐個順次地連接起來，最后連接到電池的另一端。在連接過程中，要把導線夾穩定地夾在電路元件的接線柱上。電路連接完畢，閉合開關，我們看到小燈泡可以持續發光。【提問】小燈泡持續發光，說明有電流流過小燈泡。通過剛才的學習，我們不禁會想，電流是以什么方向流過小燈泡的呢？老師又進行了下面的實驗。【播放視頻】我們看到，無論電流以什么方向流過小燈泡，小燈泡都能發光，我們不能判斷出電流的方向。這里，我們需要發光二極管的幫助。發光二極管，也叫LED，已經普遍應用在我們的生活中了。它有兩個引腳，較長的引腳是正極，較短的引腳是負極。LED具有單向導電的特點，當電流由正極，經過LED流向負極時，LED發光，表明它處于導通狀態。反之，電流不能從負極流向正極，LED不會發光。這樣，我們就可以判斷出電流的方向了。下面，我們通過實驗，試著判斷電流的方向。【播放視頻】【同步講解】請看，為了區分LED的正負極，老師在它的正極引腳上貼了一個紅色的小紙片，在它的負極引腳上貼了一個藍色的小紙片。閉合開關，我們看到，LED沒有發光。斷開開關，將LED的兩個引腳對調。再閉合開關，LED發光。【提問】那么，在這個閉合的回路中，我們可以怎樣簡單而明確地描述電流的方向呢？【播放視頻】【同步講解】【回答】我們知道，電池有正極和負極，（同步）可以想象，當LED發光時，電流是沿著電池正極、LED正極、LED負極、電池負極這樣的方向，形成了回路。【板書】可見，在電池外部，電流的方向是從電池正極流向負極。像這樣，能形成電流的回路，就是我們常說的電路。除了讓小燈泡發光，我們也可以組裝電路，讓小風扇轉起來，請看：【播放視頻】或是讓蜂鳴器發出美妙的樂音：【播放視頻】在這三個電路中，小燈泡、小風扇和蜂鳴器，雖然用途不同，但它們都是利用電流工作的裝置，統稱為用電器。【提問】請同學們想一想，生活中還有哪些使用電池供電的用電器呢？看看你最多可以說出多少個。【回答】好，讓我們試著列舉：小到計算器、遙控器、手電筒、電子手表、手機，大到電動單車、電動游覽車、電動汽車，它們都是使用電池工作的。比如，遙控器、手電筒使用的一般是干電池，計算器和電子手表通常使用這種紐扣電池，還有鋰電池，常常用在手機等數碼產品中，許多電動單車里的電池也是鋰電池。這是蓄電池，這是燃料電池，還有大家熟悉的太陽能電池。各種電池的構造和原理并不相同，在電池的發明和發展歷程中，有許多科學家都貢獻了自己的智慧，下面，我們通過一個短片，來了解電池的故事。【播放視頻】除了使用電池的用電器，生活中還有許多用電器不是由電池供電的。比如電燈、電冰箱、電視機、電風扇，還有：洗衣機、電烤箱、電熱水壺、電腦，以及，學校教學樓里的電鈴。【提問】它們用的電是從哪里來的呢？你能在自己的家里找到電的源頭嗎？這些源頭的電又是從哪里來的呢？【回答】是的，家庭電路中的電流來自于遠方的發電廠，發電廠有許多大型的發電機，將電通過輸電網送到千家萬戶。像發電機、還有學生電源，當然也包括電池，這些供電設備都能提供持續電流，我們統稱為電源。如同這三個電路，一個完整的電路，除了有用電器和電源，還有一個共同點，那就是都有開關，有了開關，我們就可以控制電流的通、斷，讓用電器按照我們的需要工作了。在電學實驗中，我們常常用到的開關是這種單刀開關，當把手柄，也就是“刀”抬起，開關處于斷開狀態，而將手柄放下并與觸點接觸后，開關就處于閉合狀態了。【提問】請同學們想一想，平時都用過哪些不同種類的開關呢？【回答】首先，我們會想到有不同操作方式的開關，比如這種翹板開關，還有按鈕開關，在生活中都十分常見。這叫做鈕子開關，可以將撥桿撥向不同的方向。這種拉線開關，會在一些電燈和電風扇上見到。還有一些開關，可以根據外界環境的變化，自動完成斷開和閉合的動作，比如，紅外線感應開關、聲控開關、溫控開關等等，這些開關功能多樣，使電器變得更加智能，給人們的生活帶來了許多便利。可見，電源、用電器和開關，都是電路最基本的組成部分，用導線將它們連接起來后，電流就有了流動的路徑。【板書】因此，我們把由電源、用電器、導線、開關組成的電流可以流過的路徑叫做電路。而從能量的角度，我們還可以說，電路是由提供電能的電源、消耗電能的用電器、傳輸電能的導線和控制電路通斷的開關，這四個部分組成的。【板書】因此，如果從電路的角度來說明獲得持續電流的條件，就可以這樣描述：只有電路閉合時，電路中才有電流。最后，我們把本節課