2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第2章 第1節(jié) 電源和電流（教案）.doc

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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第2章 第1節(jié) 電源和電流（教案） 【知識與技能】 1、了解電源的形成過程。 2、掌 握恒定電場 和恒定電流的形成過程 【過程與方法】 1、在理解恒定電流的基礎上，會靈活 運用公式計算電流的大小。 【情感態(tài)度與價值觀】 1、通過本節(jié)對電源、電流的學習，培養(yǎng)將物理知識應用于生 活和生產實踐的意識，勇于探究與日常生活有關的物理問題。 【教學過程】 ★重難點一、對電流的理解★ 一、電源 1．電源的定義 電源是不斷把負電荷從正極搬運到負極從而維持正負極之間存在一定電勢差的裝置。 2．電源的作用 (1)從電荷移動角度看 電源的作用就是移送電荷，維持電源正、負極間有一定的電勢差，從而保持電路中有持續(xù)電流． 電源在內部能把電子從正極A搬運到負極B，如圖所示 (2)從能量轉化的角度看 搬運電荷的過程就是克服靜電力做功的過程，是將其他形式的能轉化為電能的過程． 【特別提醒】 有電源不一定得到持續(xù)的電流，要得到持續(xù)的電流需要同時滿足兩個條件： (1)電路中有電源． (2)電路還必須是閉合的，即必須用導體將電源連接起來． 所以只有電源，電路不閉合也不會有持續(xù)電流． 二、恒定電場 1．形成 導線中的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的合電場． 2．特點 導線內的電場線和導線平行；電荷的分布是穩(wěn)定的；導線內的電場是沿導線切線方向的穩(wěn)定電場． 三、對電流的理解 1．電流的形成條件 (1)產生電流的條件：導體兩端有電壓。 (2)形成持續(xù)電流的條件：導體兩端有持續(xù)電壓。 2．電流的方向 規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，則負電荷定向移動的方向與電流的方向相反，金屬導體中自由移動的電荷是自由電子，故電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。 3．電流的大小 (1)I＝是電流的定義式，I＝nqSv是電流的決定式，故電流的大小與通過導體橫截面的電荷量以及通電時間無關。 (2)q＝It是求電荷量的重要公式，而公式I＝求出的是電流在時間t內的平均值，對于恒定電流其瞬時值與平均值相等。 (3)電解液中正、負離子定向移動的方向雖然相反，但正、負離子定向移動形成的電流方向是相同的，應用I＝時，q為正電荷總電荷量和負電荷總電荷量的絕對值之和。 4．電流是標量 電流雖然有方向但是它遵循代數運算法則，電流不是矢量而是標量。 【特別提醒】 不同導體中電流的計算方法 (1)金屬導體中的自由電荷只有自由電子，運用I＝計算時，q是某一時間內通過金屬導體橫截面的電子的電荷量． (2)電解液中的自由電荷是正、負離子，運用I＝計算時，q應是同一時間內正、負兩種離子通過橫截面的電荷量的絕對值之和． (3)處于電離狀態(tài)的氣體中的自由電荷既有正、負離子，也有自由電子，利用公式I＝求氣體導電電流時，q應是三種帶電粒子通過橫截面的電荷量的絕對值之和． 【典型例題】關于電流，下列說法中正確的是 (　 　) A．導體中無電流的原因是其內部自由電荷停止了運動 B．同一個金屬導體接在不同的電路中，通過的電流強度往往不同，電流大說明那時導體內自由電荷定向運動速率大 C．由于電荷做無規(guī)則熱運動的速率比電荷定向移動速率大得多，故電荷做無規(guī)則熱運動形成的電流也就大得多 D．電流的傳導速率就是導體內自由電子的定向移動速率 【答案】B ★重難點二、電流的微觀表達式★ 一、電流的微觀表達式 1、建立模型：如圖所示，AD表示粗細均勻的一段長為l的導體，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v，設導體的橫截面積為S，導體每單位體積內的自由電荷數為n，每個自由電荷的電荷量為q. 2、理論推導 AD導體中的自由電荷總數：N＝nlS. 總電荷量Q＝Nq＝nlSq. 所有這些電荷都通過橫截面D所需要的時間：t＝. 根據公式q＝It可得：導體AD中的電流：I＝＝＝nqSv. (3)結論：由此可見，從微觀上看，電流決定于導體中單位體積內的自由電荷數、每個自由電荷的電荷量、定向移動速率的大小，還與導體的橫截面積有關． 【特別提醒】 使用公式I＝nqSv計算時，一定要注意以下幾點： (1)各個物理量都要用國際單位． (2)正確理解各符號的意義，特別是n表示導體中單位體積內的自由電荷數，v表示自由電荷定向移動速度的大?。? (3)若已知單位長度的自由電荷數為n，則電流的微觀表達式為I＝nqv. 3、導體內三種速率的比較 電流微觀表達式為I＝nqSv，其中v表示電荷定向移動的速率．實際上電荷的運動存在三種速率，下面對電荷的三種速率進行區(qū)別. 【特別提醒】 由I＝nqSv可以看出，同一段導體，橫截面積越大的位置，自由電荷定向移動的速率越小，如圖所示． 【典型例題】（多選）截面積為S的導線中通有電流I，導線每單位體積中有n個自由電子，每個自由電子的電荷量是e，自由電子定向移動的速率是v，則在時間Δt內通過導線某一橫截面的自由電子的個數是 （ ） A． B． C． D． 【答案】AD