第十一章《電路及其應用》學習活動設計一：如何讓我們的模型亮課堂教學：【任務情境】一個溫馨的建筑模型中總是離不開柔美的燈光氛圍?，F(xiàn)有一個充滿電的電容器和一個電池組分別給燈光電路供電。請你觀察兩種不同電路下，小燈泡的明暗情況。嘗試分析其中的原因，找到使燈泡一直明亮的方法。【學習任務一】導體內(nèi)持續(xù)電流是怎么產(chǎn)生的教師活動：組織學生交流和討論。情境一：有A、B兩個導體，分別帶正、負電荷。兩者之間連接一條導線。提問1：導線中是否存在運動？你能否詳細描述這個運動從開始到結(jié)束的過程？預測學生回答：存在自由電子的定向移動。從導線連接開始到A、B之間電勢差消失，兩者成為等勢體時結(jié)束。提問2：若想要這個運動不停止，需要保持怎樣的條件？進行怎樣的操作呢？預測學生回答：需要保持A、B之間的電勢差不消失。在電路中連接一個裝置，能夠不斷將A上的電子取走，補充給B。提問提示：如何讓A、B之間的水流不斷？預測學生回答：在A、B之間添加一個抽水裝置，將B的水運輸?shù)紸中。教師引導提升：能夠不斷從A取走電子，補充給B，使A、B始終帶一定數(shù)量的正、負電荷的裝置是電源。A、B是電源的兩個電極。學生討論總結(jié)：形成持續(xù)電流的必要條件是電路中有電源。通過電源來搬運電荷，從而保證兩極板間始終存在電壓。設計意圖：從物理學恒定電場這一部分內(nèi)容出發(fā)，分析導體內(nèi)持續(xù)電流是怎么產(chǎn)生的這個問題，形成關于電源這個物理裝置的基本認識。整個過程是以學生了解的抽水裝置做類比，進行科學的推理，從而得出結(jié)論的過程。【學習任務二】恒定電流是怎么形成的教師活動：組織學生交流和討論。情境二：黃果樹瀑布在打邦河流域的白水河段上，河水由北向南，到達黃果樹時，河床出現(xiàn)一個大的縱坡裂點形成黃果樹瀑布，水流經(jīng)瀑布后向西繞行一個近似半圓的弧形，弦長500米，向西凸出300米，到達水刮沖以下的螺絲灘頭，恢復由北向南的流向。瀑布寬101米，高77.8米。提問1：情境二中，若把瀑布下方這個半圓的弧形區(qū)域看做水潭，請分析其中的水和總水量的變化？預測學生回答：水是在不停流動的，但總水量大致不變。提問2：情境二中，是否所有的水都按照完全相同的方向流動？若遇到凸起的石塊會發(fā)生什么呢？預測學生回答：不是完全相同。若遇到石塊會改變方向，但總體的流向是一定的。情境三：分析表明，A、B周圍空間的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的。這些電荷處于不停的運動之中，有的流走了，又有另外的來補充。提問1：類比情境二的內(nèi)容和分析過程，嘗試分析情境三中的電場分布的變化情況，自由電荷的運動情況以及當運動的自由電荷遇到導體中不動的粒子時會發(fā)生什么呢？預測學生回答：電場分布大致不變。但自由電荷的運動情況并不完全相同。若運動的自由電荷遇到不動的粒子會發(fā)生碰撞，但大部分的自由電荷會形成定向移動，且平均速率不隨時間變化。教師引導提升：像這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，叫做恒定電場。恒定電場的基本性質(zhì)與靜電場相同。提問2：若是在情境三中串聯(lián)一個電流表，請你猜測電流表的指針有什么變化？預測學生回答：指針會偏轉(zhuǎn)一個角度，然后保持不變。教師引導提升：我們把大小、方向都不隨時間變化的電流叫做恒定電流。同時，我們把正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流的方向。設計意圖：選用我國著名景點黃果樹瀑布為現(xiàn)實情境，通過分析現(xiàn)實中的水潭和水流，類比學習電路中的恒定電場和恒定電流部分內(nèi)容。學生能夠在事實和科學的推理論證中獲得知識并嘗試運用，在學習的同時也能鍛煉其本身的思維和邏輯。本任務中對恒定電場的引入是對靜電場的一個補充延伸，更加完善了學生對電場這一物質(zhì)的認識。同時學生會在這里感受動態(tài)平衡的意義?！緦W習任務三】怎樣定量描述電流的強弱教師活動：組織學生交流和討論。情境四：長江是世界水能第一大河，第三長河。長江之上有世界最大的水利發(fā)電工程：三峽大壩。其中的導流明渠全長3410米，是三峽工程的主要項目。在這個位置上，江水流量可超過2萬立方米/秒。提問1：請同學們通過單位嘗試分析江水流量的計算方法。并嘗試能否用類似的方法來表示電流的強弱？預測學生回答：一定時間內(nèi)通過河流某一過水斷面的水流體積，稱為江水流量。類比而言，一定時間內(nèi)通過某一橫截面的電荷量，可代表電流的強弱。提問2：當導體中既有正離子，又有負離子做定向運動時，通過某橫截面的電荷量為多少？請思考并完成電流部分知識結(jié)構的梳理。預測學生回答：若正離子電荷量為，負離子電荷量為，則通過橫截面的電荷量。學生討論總結(jié)：電流①定義式：②單位：國際單位：安培（A）

常用單位：毫安（mA）、微安（μA）③物理意義：表示電流的強弱程度設計意圖：從定性分析到定量計算是物理學習的重要過程。這部分學習任務中我們運用所學的單位制知識對江水流量這一名詞的單位進行分析，并類比得出電流這一物理量，整個過程符合學生的發(fā)展思維，同時鍛煉他們科學分析、科學推理、科學論證的能力?！緦W習小結(jié)】教師：組織學生回答一開始的任務情境中的問題。參考答案：用電容器供電，小燈泡會亮一下之后熄滅。用電池組供電，小燈泡會一直明亮。這是因為電容器無法維持穩(wěn)定的電勢差，而電源能將電子從正極搬運到負極，以維持穩(wěn)定的電勢差，形成恒定電場，促使恒定電流的產(chǎn)生，使燈泡一直明亮?！緦W習評價自測】1.下列關于電源和電流的說法正確的是（

）A.因為電流有方向，所以電流是矢量B.通過導體橫截面的電荷量越多，電流越大C.電源是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的裝置D.電源能把自由電子從正極搬運到負極答案：D解析：電流有方向，但不能按照平行四邊形定則進行計算，所以不是矢量。根據(jù)電流定義式可知，當時間一定時，通過導體橫截面的電荷量越多，電流越大。電源是供電裝置，是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.某電解池中，若在2s內(nèi)各有1.0×1019個二價正離子和2.0×1019個一價負離子通過某橫截面，