高中物理 第2章 恒定电流 第1节 电源和电流课件 新人教版选修3-1.ppt

第二章恒定电流 教师参考 一 课程标准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 3 通过实验 探究决定导线电阻大小的因素 知道电阻公式 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 生产中的应用 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以及在自动控制中的应用 8 初步了解集成电路的作用 关注我国集成电路以及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I U特性曲线 对比它们导电性能的特点 2 用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的光控 声控开关 3 收集新型电热器的资料 了解其发热原理 4 制作简单的门电路 5 利用集成块制作简单的实用装置 二 高考内容及要求1 欧姆定律 2 电阻定律 3 电阻的串联 并联 4 电源的电动势和内阻 5 闭合电路的欧姆定律 6 电功率 焦耳定律 7 实验七 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 8 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线 9 实验九 测定电源的电动势和内阻 10 实验十 练习使用多用电表 说明 不要求解反电动势的问题 第1节电源和电流 教师参考 一 教学目标知识与技能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知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量 电流从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系过程与方法通过类比和分析使学生对电源的概念 导线中的电场和恒定电流等方面的理解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 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 教学重点难点教学重点理解电源的作用及电流的产生教学难点电源作用的原理 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三 重难点突破方略 情境设置1 如图所示 用一条导线R将分别带等量正 负电荷的A B两个导体连接起来 设问1 在导线R接通A B两个导体之后 导体中的自由电子将做怎样的定向运动 自由电子的定向运动是否永不停止 最后A B两个导体上还有净电荷吗 导线R中是否有持续不断的电流 答案 在导线R接通之后 自由电子会从导体B向A定向运动 自由电子的定向运动持续的时间较短 最后A B两个导体上没有净电荷 导线R中电流是短暂的 不可能持续不断 设问2 在导线R将A B两个导体连接之前 A B之间的电势谁高 用导线R将A B两个导体连接之后 A B之间的电势差会发生什么变化 最后A B两个导体会达到什么状态 答案 在导线连接之前A的电势高 用导线连接之后 A B间的电势差会减小 最后A B的电势相等 两个导体会达到静电平衡状态 情境设置2 如果在A B之间接上一个装置P 如图所示 它能把经过R流到A的电子取走 补充给B 使A B始终保持一定数量的正 负电荷 设问 在装置P的作用下 自由电子的定向运动是否还是短暂的 A B之间的电势差还会减小吗 导线R中是否有持续不断的电流 答案 自由电子的定向运动是持续不断的 A B之间维持着一定的电势差 导线R中有持续不断的电流 教师讲授 能把电子从A搬运到B的装置P就是电源 A和B是电源的两个电极 自主学习 课堂探究 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 教师参考 情境链接一 充电宝 是一种移动电源 移动电源能够为笔记本电脑 手机 MP3 MP4 PDA 游戏机 PSP等 蓝牙耳机 数码相机 CD播放机 复读机 数码摄像机 便携式DVD等多种数码产品服务 移动电源在电路中起到什么作用 若某种充电宝上标有 输出1A 的字样 其中字母 A 表示什么意义 信息移动电源使电源两极之间的电路有持续不断的电流 字母 A 是电流的单位 情境链接二日常生活中电源形形色色 名目繁多 常见的电源有220V交流 各种型号的干电池 蓄电池 充电宝 手机电池 水力发电机 风力发电机 太阳能电池等 那么电源在电路中起到怎样的作用 信息使导线两端维持一定的电势差 教材梳理 一 电源阅读教材第41页 电源 部分 了解电源的概念 分析教材图2 1 2 说出导线R中电子由于受什么力作用由B移到A 电源内电子由于受到什么力作用由A移到B 1 电荷的移动与电流的形成 如图所示 A B分别带正 负电荷 如果在它们之间连接一条导线R 导线R中自由电子会在静电力的作用下定向移动 电子移动方向为 选填 A B 或 B A 导线中瞬间电流方向为 选填 A B 或 B A 此种情况下 导线R中的电流只是的 B A A B 瞬时 2 电源 1 定义 把电子从正极到负极的装置 2 作用 维持电路两端有一定的 使电路中保持 想一想教材第41页图2 1 1中 若A B导体中的电荷量不相等 用一条导线R将它们连接 最后两个导体还是等势体吗 答案 是等势体 最后两个导体中还有净电荷 但内部电子不再移动 内部场强处处为零 两个导体成为等势体 搬运 电势差 持续电流 二 恒定电场阅读教材第41页 恒定电流 部分 知道恒定电场是怎样产生的 1 定义 由电路中稳定分布的所产生的稳定的电场 2 形成 当电路达到稳定时 导线中的电场是由 等电路元件所积累的电荷共同形成的 3 特点 任何位置的和都不随时间变化 三 恒定电流阅读教材第41页至42页 恒定电流 部分 知道恒定电流的计算公式 1 定义 大小 方向都的电流 2 电流 1 大小 单位内通过导体横截面的电荷量 即为通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值 电荷 电源 导线 电荷分布 电场强度 不随时间变化 时间 3 物理意义 表示电流程度 4 单位 国际单位制中的单位是 简称安 符号是A 常用的单位还有 mA A 1A mA A 5 方向 规定定向移动的方向为电流的方向 强弱 毫安 微安 103 106 正电荷 安培 自主检测 1 关于电流 以下说法正确的是 A 通过截面的电荷量的多少就是电流的大小B 电流的方向就是电荷的定向移动方向C 在导体中 只要自由电荷在运动 就一定会形成电流D 导体两端没有电压就不能形成电流 D 解析 电流是由自由电荷定向移动形成 产生的条件是 1 存在自由移动电荷 2 导体两端存在电势差 电流大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量 电流方向为正电荷定向移动方向 故选项D正确 2 多选 关于电源的作用 下列说法正确的是 A 电源的作用是为电路提供自由电子B 电源的作用是使导体中形成电场C 电源的作用是能够保持导体两端的电压D 电源的作用是使自由电荷定向移动起来 解析 电源的作用是能够保持导体两端的电压 从而在导体中形成电场 以便使导体中的自由电荷定向移动起来形成电流 选项A错误 选项B C D正确 BCD 3 多选 下列叙述中正确的是 A 导体中电荷运动就形成电流B 国际单位制中电流的单位是安C 电流是一个标量 其方向是没有意义的D 对于导体 只要其两端电势差不为零 电流必定不为零 解析 电流是导体中的自由电荷定向移动形成的 其方向为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向 但电流是标量 其国际单位是安培 由于导体中存在自由移动的电荷 导体两端存在电势差时导体中一定有电流 选项A C错 B D正确 BD 4 一段横截面积为0 5cm2的某种导体材料中 每秒钟有0 2C正电荷和0 3C负电荷相向运动 则电流是 A 0 2AB 0 3AC 0 5AD 104A C 解析 每秒钟0 2C正电荷与0 3C负电荷相向运动形成同方向电流 因此其电流是0 5A 故选项C正确 课堂探究核心导学 要点探究 要点一 对电流的理解 问题导引 在各类电荷定向移动形成电流的问题中 如何确定电流方向和大小 思路探究 怎样确定电解液导电时的电荷量 答案 由于电解液导电时正 负离子向相反方向移动 但形成同方向的电流 因此通过某截面的电荷量为两者绝对值之和 例1 在金属导体中 若10s内通过横截面的电荷量为10C 则导体中的电流为多少安 若某电解槽横截面积为0 5m2 10s内沿相反方向通过横截面的正 负离子的电荷量均为10C 则电解液中的电流为多少安 答案 1A2A 规律方法求电流的技巧计算电流时 要分清形成电流的电荷种类 是只有正电荷或负电荷 还是正 负电荷同时定向移动 当正 负电荷都参与定向移动时 正 负电荷对电流的形成都有贡献 教师备用 例1 1 如图所示 在NaCl溶液中 正 负电荷定向移动 方向如图所示 若测得2s内有1 0 1018个Na 和Cl 通过溶液内部的横截面M 试问 溶液中的电流方向如何 电流多大 答案 Na 定向移动的方向0 16A B 要点二 电流的微观表达式 问题导引 如图所示 AD表示粗细均匀的一段导体 设导体长为l 横截面积为S 导体每单位体积内的自由电荷数为n 每个自由电荷所带的电荷量为q 当导体中电流为I时 电流与导体内电荷的定向移动速率v存在怎样的关系 例2 多选 有一横截面积为S的铜导线 流经其中的电流为I 设每单位体积的导线中有n个自由电子 电子的电荷量为e 此时电子的定向移动速度为v 在 t时间内 通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为 A nvS tB nv tC I t eD I t Se AC 思维导图 规律方法用电流的微观表达式求解问题的注意点 1 应用电流的微观表达式I nqSv进行分析或计算时 一定要准确理解公式中各物理量的意义 式中的v是指自由电荷定向移动的速率 不是电流的传导速率 也不是电子热运动的速率 教师备用 变式 多选 若上题中单位体积的导线中有n个自由电子改为单位长度的导线中有n个自由电子 则正确的答案为 BC 例2 1 银导线的横截面积S 通以大小为I的电流 设银的密度为 摩尔质量为M 阿伏加德罗常数为NA 若每个银原子可以提供一个自由电子 则银导线每单位长度上的自由电子数的计算式n B 教师参考 教材探究 按教材P42例题1中的结果 自由电子通过一条1m长的导线需要3个多小时 这与平时电路闭合开关 远近的灯同时亮起来的事实不符 如何解释这一问题 答案 电路中开关闭合时 电路中的各个位置迅速建立了恒定电场 各处的自由电子几乎同时开始定向移动而形成电流 因此远近的灯会同时亮起来 达标测评随堂演练 检测效果 1 多选 关于金属导电 电解液导电和气体导电 下列说法正确的是 A 金属导体中的电流是自由电子做定向移动形成的B 电解液中的电流是正 负离子同时定向移动形成的C 气体中的电流是正 负离子和自由电子都做定向移动形成的D 电解液导电中的电流是正离子 或负离子 定向移动形成的 解析 金属导体中的自由电荷是电子 自由电子做定向移动形成电流 A正确 电解液中既有正离子 也有负离子 它们同时发生定向移动形成电流 B正确 D错误 导电气体中既有正 负离子 也有自由电子 它们同时发生定向移动形成电流 C正确 ABC 解析 电流是导体中的自由电荷定向移动形成的 并不是电源处的电荷运动到用电器时形成的 选项A错误 由电流的微观表达式I neSv可知 导线中的电流的决定因素不只是电子定向运动的速率 选项B错误 电流是标量 国际单位制中 电流是一个基本物理量 其单位 安培 是基本单位 选项C错误 D正确 2 关于电流 下列说法中正确的是 A 电流是电源处的自由移动电荷运动到用电器时形成的B 金属导线中电子定向运动的速率越大 导线中的电流就越大C 电流是一个矢量 其方向就是正电荷定向移动的方向D 国际单位制中 电流是一个基本物理量 其单位 安培 是基本单位 D 3 如图所示验电器A带负电 验电器B不带电 用导体棒连接A B的瞬间 下列叙述中不正确的是 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静电力作用做定向移动 A 4 在示波器中 电子枪两秒内发射了6 1012个电子 则示波管中的电流大小为多少 答案 4 8 10 7A 教师参考 课堂小结 谢谢观赏