高中物理 第2章 恒定電流 第1節(jié) 電源和電流課件 新人教版選修3-1.ppt

第二章恒定電流 教師參考 一 課程標(biāo)準(zhǔn)1 內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn) 1 觀察并嘗試識別常見的電路元器件 初步了解它們在電路中的作用 2 初步了解多用電表的原理 通過實(shí)際操作學(xué)會使用多用電表 3 通過實(shí)驗(yàn) 探究決定導(dǎo)線電阻大小的因素 知道電阻公式 4 知道電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 理解閉合電路的歐姆定律 5 測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 6 知道焦耳定律 了解焦耳定律在生活 生產(chǎn)中的應(yīng)用 7 通過實(shí)驗(yàn) 觀察門電路的基本作用 初步了解邏輯電路的基本原理以及在自動(dòng)控制中的應(yīng)用 8 初步了解集成電路的作用 關(guān)注我國集成電路以及元器件研究的發(fā)展情況 2 活動(dòng)建議 1 分別描繪電爐絲 小燈泡 半導(dǎo)體二極管的I U特性曲線 對比它們導(dǎo)電性能的特點(diǎn) 2 用光敏二極管和微型話筒制作樓道燈的光控 聲控開關(guān) 3 收集新型電熱器的資料 了解其發(fā)熱原理 4 制作簡單的門電路 5 利用集成塊制作簡單的實(shí)用裝置 二 高考內(nèi)容及要求1 歐姆定律 2 電阻定律 3 電阻的串聯(lián) 并聯(lián) 4 電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 5 閉合電路的歐姆定律 6 電功率 焦耳定律 7 實(shí)驗(yàn)七 測定金屬的電阻率 同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器 8 實(shí)驗(yàn)八 描繪小電珠的伏安特性曲線 9 實(shí)驗(yàn)九 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 10 實(shí)驗(yàn)十 練習(xí)使用多用電表 說明 不要求解反電動(dòng)勢的問題 第1節(jié)電源和電流 教師參考 一 教學(xué)目標(biāo)知識與技能讓學(xué)生明確電源在直流電路中的作用 理解導(dǎo)線中的恒定電場的建立知道恒定電流的概念和描述電流強(qiáng)弱程度的物理量 電流從微觀意義上看電流的強(qiáng)弱與自由電子平均速率的關(guān)系過程與方法通過類比和分析使學(xué)生對電源的概念 導(dǎo)線中的電場和恒定電流等方面的理解情感態(tài)度與價(jià)值觀通過對電源 電流的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活 生產(chǎn)實(shí)踐的意識 勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題 二 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)理解電源的作用及電流的產(chǎn)生教學(xué)難點(diǎn)電源作用的原理 區(qū)分電子定向移動(dòng)的速率和在導(dǎo)線中建立電場的速率這兩個(gè)不同的概念三 重難點(diǎn)突破方略 情境設(shè)置1 如圖所示 用一條導(dǎo)線R將分別帶等量正 負(fù)電荷的A B兩個(gè)導(dǎo)體連接起來 設(shè)問1 在導(dǎo)線R接通A B兩個(gè)導(dǎo)體之后 導(dǎo)體中的自由電子將做怎樣的定向運(yùn)動(dòng) 自由電子的定向運(yùn)動(dòng)是否永不停止 最后A B兩個(gè)導(dǎo)體上還有凈電荷嗎 導(dǎo)線R中是否有持續(xù)不斷的電流 答案 在導(dǎo)線R接通之后 自由電子會從導(dǎo)體B向A定向運(yùn)動(dòng) 自由電子的定向運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間較短 最后A B兩個(gè)導(dǎo)體上沒有凈電荷 導(dǎo)線R中電流是短暫的 不可能持續(xù)不斷 設(shè)問2 在導(dǎo)線R將A B兩個(gè)導(dǎo)體連接之前 A B之間的電勢誰高 用導(dǎo)線R將A B兩個(gè)導(dǎo)體連接之后 A B之間的電勢差會發(fā)生什么變化 最后A B兩個(gè)導(dǎo)體會達(dá)到什么狀態(tài) 答案 在導(dǎo)線連接之前A的電勢高 用導(dǎo)線連接之后 A B間的電勢差會減小 最后A B的電勢相等 兩個(gè)導(dǎo)體會達(dá)到靜電平衡狀態(tài) 情境設(shè)置2 如果在A B之間接上一個(gè)裝置P 如圖所示 它能把經(jīng)過R流到A的電子取走 補(bǔ)充給B 使A B始終保持一定數(shù)量的正 負(fù)電荷 設(shè)問 在裝置P的作用下 自由電子的定向運(yùn)動(dòng)是否還是短暫的 A B之間的電勢差還會減小嗎 導(dǎo)線R中是否有持續(xù)不斷的電流 答案 自由電子的定向運(yùn)動(dòng)是持續(xù)不斷的 A B之間維持著一定的電勢差 導(dǎo)線R中有持續(xù)不斷的電流 教師講授 能把電子從A搬運(yùn)到B的裝置P就是電源 A和B是電源的兩個(gè)電極 自主學(xué)習(xí) 課堂探究 達(dá)標(biāo)測評 自主學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí) 感悟新知 教師參考 情境鏈接一 充電寶 是一種移動(dòng)電源 移動(dòng)電源能夠?yàn)楣P記本電腦 手機(jī) MP3 MP4 PDA 游戲機(jī) PSP等 藍(lán)牙耳機(jī) 數(shù)碼相機(jī) CD播放機(jī) 復(fù)讀機(jī) 數(shù)碼攝像機(jī) 便攜式DVD等多種數(shù)碼產(chǎn)品服務(wù) 移動(dòng)電源在電路中起到什么作用 若某種充電寶上標(biāo)有 輸出1A 的字樣 其中字母 A 表示什么意義 信息移動(dòng)電源使電源兩極之間的電路有持續(xù)不斷的電流 字母 A 是電流的單位 情境鏈接二日常生活中電源形形色色 名目繁多 常見的電源有220V交流 各種型號的干電池 蓄電池 充電寶 手機(jī)電池 水力發(fā)電機(jī) 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 太陽能電池等 那么電源在電路中起到怎樣的作用 信息使導(dǎo)線兩端維持一定的電勢差 教材梳理 一 電源閱讀教材第41頁 電源 部分 了解電源的概念 分析教材圖2 1 2 說出導(dǎo)線R中電子由于受什么力作用由B移到A 電源內(nèi)電子由于受到什么力作用由A移到B 1 電荷的移動(dòng)與電流的形成 如圖所示 A B分別帶正 負(fù)電荷 如果在它們之間連接一條導(dǎo)線R 導(dǎo)線R中自由電子會在靜電力的作用下定向移動(dòng) 電子移動(dòng)方向?yàn)?選填 A B 或 B A 導(dǎo)線中瞬間電流方向?yàn)?選填 A B 或 B A 此種情況下 導(dǎo)線R中的電流只是的 B A A B 瞬時(shí) 2 電源 1 定義 把電子從正極到負(fù)極的裝置 2 作用 維持電路兩端有一定的 使電路中保持 想一想教材第41頁圖2 1 1中 若A B導(dǎo)體中的電荷量不相等 用一條導(dǎo)線R將它們連接 最后兩個(gè)導(dǎo)體還是等勢體嗎 答案 是等勢體 最后兩個(gè)導(dǎo)體中還有凈電荷 但內(nèi)部電子不再移動(dòng) 內(nèi)部場強(qiáng)處處為零 兩個(gè)導(dǎo)體成為等勢體 搬運(yùn) 電勢差 持續(xù)電流 二 恒定電場閱讀教材第41頁 恒定電流 部分 知道恒定電場是怎樣產(chǎn)生的 1 定義 由電路中穩(wěn)定分布的所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場 2 形成 當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí) 導(dǎo)線中的電場是由 等電路元件所積累的電荷共同形成的 3 特點(diǎn) 任何位置的和都不隨時(shí)間變化 三 恒定電流閱讀教材第41頁至42頁 恒定電流 部分 知道恒定電流的計(jì)算公式 1 定義 大小 方向都的電流 2 電流 1 大小 單位內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 即為通過導(dǎo)體橫截面的電荷量與通過這些電荷量所用時(shí)間的比值 電荷 電源 導(dǎo)線 電荷分布 電場強(qiáng)度 不隨時(shí)間變化 時(shí)間 3 物理意義 表示電流程度 4 單位 國際單位制中的單位是 簡稱安 符號是A 常用的單位還有 mA A 1A mA A 5 方向 規(guī)定定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?強(qiáng)弱 毫安 微安 103 106 正電荷 安培 自主檢測 1 關(guān)于電流 以下說法正確的是 A 通過截面的電荷量的多少就是電流的大小B 電流的方向就是電荷的定向移動(dòng)方向C 在導(dǎo)體中 只要自由電荷在運(yùn)動(dòng) 就一定會形成電流D 導(dǎo)體兩端沒有電壓就不能形成電流 D 解析 電流是由自由電荷定向移動(dòng)形成 產(chǎn)生的條件是 1 存在自由移動(dòng)電荷 2 導(dǎo)體兩端存在電勢差 電流大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)方向 故選項(xiàng)D正確 2 多選 關(guān)于電源的作用 下列說法正確的是 A 電源的作用是為電路提供自由電子B 電源的作用是使導(dǎo)體中形成電場C 電源的作用是能夠保持導(dǎo)體兩端的電壓D 電源的作用是使自由電荷定向移動(dòng)起來 解析 電源的作用是能夠保持導(dǎo)體兩端的電壓 從而在導(dǎo)體中形成電場 以便使導(dǎo)體中的自由電荷定向移動(dòng)起來形成電流 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 選項(xiàng)B C D正確 BCD 3 多選 下列敘述中正確的是 A 導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流B 國際單位制中電流的單位是安C 電流是一個(gè)標(biāo)量 其方向是沒有意義的D 對于導(dǎo)體 只要其兩端電勢差不為零 電流必定不為零 解析 電流是導(dǎo)體中的自由電荷定向移動(dòng)形成的 其方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向或負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向 但電流是標(biāo)量 其國際單位是安培 由于導(dǎo)體中存在自由移動(dòng)的電荷 導(dǎo)體兩端存在電勢差時(shí)導(dǎo)體中一定有電流 選項(xiàng)A C錯(cuò) B D正確 BD 4 一段橫截面積為0 5cm2的某種導(dǎo)體材料中 每秒鐘有0 2C正電荷和0 3C負(fù)電荷相向運(yùn)動(dòng) 則電流是 A 0 2AB 0 3AC 0 5AD 104A C 解析 每秒鐘0 2C正電荷與0 3C負(fù)電荷相向運(yùn)動(dòng)形成同方向電流 因此其電流是0 5A 故選項(xiàng)C正確 課堂探究核心導(dǎo)學(xué) 要點(diǎn)探究 要點(diǎn)一 對電流的理解 問題導(dǎo)引 在各類電荷定向移動(dòng)形成電流的問題中 如何確定電流方向和大小 思路探究 怎樣確定電解液導(dǎo)電時(shí)的電荷量 答案 由于電解液導(dǎo)電時(shí)正 負(fù)離子向相反方向移動(dòng) 但形成同方向的電流 因此通過某截面的電荷量為兩者絕對值之和 例1 在金屬導(dǎo)體中 若10s內(nèi)通過橫截面的電荷量為10C 則導(dǎo)體中的電流為多少安 若某電解槽橫截面積為0 5m2 10s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正 負(fù)離子的電荷量均為10C 則電解液中的電流為多少安 答案 1A2A 規(guī)律方法求電流的技巧計(jì)算電流時(shí) 要分清形成電流的電荷種類 是只有正電荷或負(fù)電荷 還是正 負(fù)電荷同時(shí)定向移動(dòng) 當(dāng)正 負(fù)電荷都參與定向移動(dòng)時(shí) 正 負(fù)電荷對電流的形成都有貢獻(xiàn) 教師備用 例1 1 如圖所示 在NaCl溶液中 正 負(fù)電荷定向移動(dòng) 方向如圖所示 若測得2s內(nèi)有1 0 1018個(gè)Na 和Cl 通過溶液內(nèi)部的橫截面M 試問 溶液中的電流方向如何 電流多大 答案 Na 定向移動(dòng)的方向0 16A B 要點(diǎn)二 電流的微觀表達(dá)式 問題導(dǎo)引 如圖所示 AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體 設(shè)導(dǎo)體長為l 橫截面積為S 導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n 每個(gè)自由電荷所帶的電荷量為q 當(dāng)導(dǎo)體中電流為I時(shí) 電流與導(dǎo)體內(nèi)電荷的定向移動(dòng)速率v存在怎樣的關(guān)系 例2 多選 有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線 流經(jīng)其中的電流為I 設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子 電子的電荷量為e 此時(shí)電子的定向移動(dòng)速度為v 在 t時(shí)間內(nèi) 通過導(dǎo)線的橫截面積的自由電子數(shù)目可表示為 A nvS tB nv tC I t eD I t Se AC 思維導(dǎo)圖 規(guī)律方法用電流的微觀表達(dá)式求解問題的注意點(diǎn) 1 應(yīng)用電流的微觀表達(dá)式I nqSv進(jìn)行分析或計(jì)算時(shí) 一定要準(zhǔn)確理解公式中各物理量的意義 式中的v是指自由電荷定向移動(dòng)的速率 不是電流的傳導(dǎo)速率 也不是電子熱運(yùn)動(dòng)的速率 教師備用 變式 多選 若上題中單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子改為單位長度的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子 則正確的答案為 BC 例2 1 銀導(dǎo)線的橫截面積S 通以大小為I的電流 設(shè)銀的密度為 摩爾質(zhì)量為M 阿伏加德羅常數(shù)為NA 若每個(gè)銀原子可以提供一個(gè)自由電子 則銀導(dǎo)線每單位長度上的自由電子數(shù)的計(jì)算式n B 教師參考 教材探究 按教材P42例題1中的結(jié)果 自由電子通過一條1m長的導(dǎo)線需要3個(gè)多小時(shí) 這與平時(shí)電路閉合開關(guān) 遠(yuǎn)近的燈同時(shí)亮起來的事實(shí)不符 如何解釋這一問題 答案 電路中開關(guān)閉合時(shí) 電路中的各個(gè)位置迅速建立了恒定電場 各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動(dòng)而形成電流 因此遠(yuǎn)近的燈會同時(shí)亮起來 達(dá)標(biāo)測評隨堂演練 檢測效果 1 多選 關(guān)于金屬導(dǎo)電 電解液導(dǎo)電和氣體導(dǎo)電 下列說法正確的是 A 金屬導(dǎo)體中的電流是自由電子做定向移動(dòng)形成的B 電解液中的電流是正 負(fù)離子同時(shí)定向移動(dòng)形成的C 氣體中的電流是正 負(fù)離子和自由電子都做定向移動(dòng)形成的D 電解液導(dǎo)電中的電流是正離子 或負(fù)離子 定向移動(dòng)形成的 解析 金屬導(dǎo)體中的自由電荷是電子 自由電子做定向移動(dòng)形成電流 A正確 電解液中既有正離子 也有負(fù)離子 它們同時(shí)發(fā)生定向移動(dòng)形成電流 B正確 D錯(cuò)誤 導(dǎo)電氣體中既有正 負(fù)離子 也有自由電子 它們同時(shí)發(fā)生定向移動(dòng)形成電流 C正確 ABC 解析 電流是導(dǎo)體中的自由電荷定向移動(dòng)形成的 并不是電源處的電荷運(yùn)動(dòng)到用電器時(shí)形成的 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 由電流的微觀表達(dá)式I neSv可知 導(dǎo)線中的電流的決定因素不只是電子定向運(yùn)動(dòng)的速率 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 電流是標(biāo)量 國際單位制中 電流是一個(gè)基本物理量 其單位 安培 是基本單位 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 2 關(guān)于電流 下列說法中正確的是 A 電流是電源處的自由移動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)到用電器時(shí)形成的B 金屬導(dǎo)線中電子定向運(yùn)動(dòng)的速率越大 導(dǎo)線中的電流就越大C 電流是一個(gè)矢量 其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向D 國際單位制中 電流是一個(gè)基本物理量 其單位 安培 是基本單位 D 3 如圖所示驗(yàn)電器A帶負(fù)電 驗(yàn)電器B不帶電 用導(dǎo)體棒連接A B的瞬間 下列敘述中不正確的是 A 有瞬時(shí)電流形成 方向由A到BB A B兩端的電勢不相等C 導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度不等于零D 導(dǎo)體棒內(nèi)的自由電荷受靜電力作用做定向移動(dòng) A 4 在示波器中 電子槍兩秒內(nèi)發(fā)射了6 1012個(gè)電子 則示波管中的電流大小為多少 答案 4 8 10 7A 教師參考 課堂小結(jié) 謝謝觀賞