人教版高中物理必修第三冊11.1電源和電流教案

1、電源和電【學(xué)標(biāo)1了解電源使電路形成電流的機制和恒定電場的建立。2知道電流方向的規(guī)定。3掌握電流的定義式，并會用來解決導(dǎo)線中的電流問題以及計算運動電荷所產(chǎn)生 的等效電流。4能區(qū)分導(dǎo)體中自由電子的定向移動速率和建立電場的速率。5嘗試利用水泵和電泵的相似性，通過類比的方法理解電源的作用?！緦W(xué)點1電流概念的建立。2電流的定義式。3電流的微觀表達。【學(xué)點1電流的微觀表達。2運動電荷的等效電流。3定向移動速率、電場傳播速率、無規(guī)則熱運動速率的區(qū)分。【學(xué)程一、新導(dǎo)入人類通過對靜電場的研究不僅獲得了許多關(guān)于電現(xiàn)象的知識且形成了若干重要 的電學(xué)概念和研究方法，成為電學(xué)理論的重要基礎(chǔ)。但是無論在自然界還是生產(chǎn)和生

2、活領(lǐng)域更廣泛存在著的是電荷流動所引起的效 應(yīng)那么電荷為什么會流動？電荷流動服從什么規(guī)律產(chǎn)生哪些效應(yīng)？這些效應(yīng)對人 類的生產(chǎn)、生活方式和社會進步又起著怎樣的作用呢？【過渡】這節(jié)課就來學(xué)習(xí)有關(guān)電流的知識。二、新教學(xué)為什么雷鳴電閃時大的電流能使天空發(fā)出耀眼的強光它只能存在于一瞬間， 而燈泡卻能持續(xù)發(fā)光？【過渡】要回答這個問題，就要從電源的知識學(xué)起。（一）電源如圖所示分別帶正、負電荷的 AB 個導(dǎo)體球，它們的周圍存在電場。如果用一 條導(dǎo)線 H 將它們連接起來，分析 A、 周圍的電場、 間的電勢差會發(fā)生什么變 化？最后，A、B 個導(dǎo)體球會達到什么狀態(tài)？ 中出現(xiàn)了怎樣的電流？如圖所示【提問】如果在 之間接

3、上一個裝置 它能把經(jīng)過 流到 A 的電子取走，補 充給 B，使 AB 始終保持一定數(shù)量的正、負電荷，情況會怎樣呢？【師生互動】建立起電源的概念。1電源的定義定義：能把自由電子從正極搬到負極的裝置。作用：保持導(dǎo)體兩端的電勢差（電壓使電路有持續(xù)的電流。【提問】形成電流的條件？存在自由電荷金屬導(dǎo)體自由電子電解液正、負離子導(dǎo)體兩端存在電壓【過渡在恒定電場中自由電荷會受到電場力的作用而發(fā)生定向運動從而形成 電流，恒定電場中的電流有何特點，又如何描述呢？（二）恒定電流1恒定電場導(dǎo)線內(nèi)的電場是由電源導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的盡管這些電 荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定

4、的，電場的分布 也穩(wěn)定。由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場。2恒定電流恒定電場中的電流是恒定不變的，稱為恒定電流。【板書】電流的強弱就用電流這個物理量來描述。定義物理上把通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 q 跟通過這些電荷量所用的時間 的比值 稱為電流。用 I 表示電流?！究偨Y(jié)】電流的定義式是什么？ = /【提問】求電流的三要素找截面取時間計數(shù)量【提問回憶一下初中學(xué)過的知識電流的單位有哪些？它們之間的關(guān)系是什么？ 單位：安培（A）毫安（mA）和微安（A1mA=103A；1A=10-6A常見電流值手表液晶顯示屏約為 0.2A電視機 21 英寸，工作電流 0.4A；電視機 29 英寸，工作電流 1A

5、；人能感受到的電流為 1mA；國際電工委員會規(guī)定的安全電流（即擺脫電流）為 【提問】1A 的物理意義是什么？例 ：在金屬導(dǎo)體中，若 10s 內(nèi)通過橫截面的電量為 ，則導(dǎo)體中的電流為 _A。例 2導(dǎo)體中的電流是 那么在 內(nèi)有_C 的電荷定向移動通過導(dǎo)體的 橫截面，相當(dāng)于_個電子通過該截面。例 3：某電解池，如果 1s 中內(nèi)共有 5.010個一價正離子和 1.0個一價負電子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流強度是多大？說明電解液中正負離子定向移動方向雖然相反但正負離子定向移動形成的電 流方向是相同的，此時 q 為正電荷總電荷量和負電荷總電荷量的絕對值之和?！舅伎肌恳欢未旨毦鶆虻膶?dǎo)體，長 。兩端

6、加一定的電壓，自由電荷定向移動的 速率為 v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為 S導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為 ，每個自由電 荷量為 e。求：導(dǎo)體中自由電荷總數(shù) N？總電量 Q 是多少？所有電荷通過橫截面需要的時間？【推導(dǎo)】電流的微觀表達式 = = = = 【師生互動討論如果認為電子的定向運動速率就是電流的傳導(dǎo)速率和我們的 生活經(jīng)驗是否相符？怎樣解釋？電子定向移動的速率約 10-5m/s；電子熱運動的平均速率 105m/s電場的傳播速率 3108m/s ?！军c評】通過對結(jié)論的討論，深化對物理概念和規(guī)律的理解。 【練習(xí)】1.關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是（ ）A金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動的

7、方向B電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負離子，電流方向不能確定C不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負電荷定向移動的方向 相同答案：C2.氫原子的核外只有一個電子電子在離原子核距離為 的圓軌道上做勻速圓周 運動。已知電子的電荷量為 e，運動速率為 v，求電子繞核運動的等效電流多大？答案： =3.在研究長度為 l截面積為 S 的均勻?qū)w中的電流時導(dǎo)體兩端加上電壓 U， 于是導(dǎo)體中有勻強電場產(chǎn)生在導(dǎo)體中移動的自由電子受勻強電場的作用而加速但又 和做熱運動的陽離子碰撞而減速這樣邊反復(fù)碰撞邊向前移動可以認為阻礙電子向前 運動的阻力大小與電子移

8、動的平均速率 v 成正比，其大小可以表示成 kv 為恒量。電 場力和碰撞的阻力平衡時體中的電子移動的平均速率 為一定值定值是( )AekUlBeUklCelUkDelkU答案：BU解析：電場力和碰撞阻力平衡時，有 kve ，所以電子定向移動的平均速率leUv ，B 正確。kl4有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的 倍，而單位時間內(nèi)通過橫截面的電荷 量乙是甲的 2 倍，以下說法正確的是( )A甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的 2 倍C乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速度是甲導(dǎo)體的 2 倍D甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速度大小相等答案：B解析由于單位時間內(nèi)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的 倍

9、因此通過乙導(dǎo)體的I電流是甲的 2 倍，A 錯誤，B 正確；由于 I所以 v ，由于不知道甲、乙兩nqSA BA A BA 導(dǎo)體的性質(zhì)(n、q 不知道)，所以無法判斷 v 的大小，CD 錯誤。5選）如圖所示，將左邊的細銅導(dǎo)線與右邊的粗銅導(dǎo)線連接起來，已知粗銅導(dǎo) 線的橫截面積是細銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍在細銅導(dǎo)線上取一個截面 A在粗銅導(dǎo)線上 取一個截面 1 s 內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等過這兩個截面的( )A電流相等B流不相等C自由電子定向移動的速率相等D自由電子定向移動的速率不相等答案：ADq ne解析：由電流定義知 ，故 正確，B 誤；由電流的微觀表達式 InSqvt t知，、n、q 均相等，因

10、為 S S ，所以 v v ，故 C 錯誤，D 正確。6(多選)半徑為 R 的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為 ，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所 在平面且通過圓心的軸以角速度 勻速轉(zhuǎn)動，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流下列說法正確的 是( )A若 不變而使電荷量 Q 變?yōu)樵瓉淼?2 倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B電荷量 Q 不變而使 變?yōu)樵瓉淼?2 倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C若使 Q 不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D若使 、Q 不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小答案：AB解析：截取圓環(huán)的任一截面 ，如圖所示，在橡膠圓環(huán)運動一周的q Q 2時間 T 內(nèi)，通過這個截面的電荷量為 Q，則有 ，又 T ，所t T Q以 ，可知，電流的大小只與 和 有關(guān)，、 確，、 錯2誤。7已知電子的電荷量為 ，質(zhì)量為 m，氫原子的電子在