物理 第二章 恒定電流 1 電源和電流 新人教版選修3-1

第二章恒定電流恒定電流 情 景 切 入 現(xiàn)代家庭離不開(kāi)電。電荷為什么會(huì)流動(dòng)？電荷流動(dòng)服從什么規(guī)律？產(chǎn)生哪些效應(yīng)？怎樣才能做到安全用電和節(jié)約用電？這一章我們就來(lái)探究恒定電流的基本規(guī)律。 知 識(shí) 導(dǎo) 航 本章是在上章場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)、電勢(shì)差(電壓)、電場(chǎng)力做功的基礎(chǔ)上，分析和研究直流電路的基本規(guī)律。 本章知識(shí)在實(shí)際中有廣泛而重要的應(yīng)用，不但是學(xué)習(xí)后續(xù)知識(shí)的基礎(chǔ)，而且是學(xué)習(xí)電工和電子技術(shù)的基礎(chǔ)，在日常生活中也經(jīng)常用到。 本章內(nèi)容可分為三部分：第一部分以部分電路歐姆定律為中心，主要研究直流電路的基本參量、串并聯(lián)電路的規(guī)律、伏安法測(cè)電阻、電功和電熱等問(wèn)題；第二部分以閉合電路的歐姆定律為中心，主要研究了電源的作用、閉合電路中功率的分配和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系、電路的分析和計(jì)算等問(wèn)題；第三部分以電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器等電工儀表的使用為中心，結(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)，研究了儀器的選擇和使用，數(shù)據(jù)的處理和誤差分析等問(wèn)題。 本章的核心內(nèi)容是歐姆定律，重點(diǎn)是電路的分析和計(jì)算，難點(diǎn)是電路的設(shè)計(jì)。 學(xué) 法 指 導(dǎo) 1注重基本概念、基本規(guī)律的理解 本章有電阻、電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)、電功率、電熱、電阻率等七個(gè)概念，要結(jié)合實(shí)例深刻理解它們，確切明白這些概念的物理意義、特點(diǎn)。對(duì)于部分電路歐姆定律、閉合電路歐姆定律兩個(gè)基本定律，一定要能夠結(jié)合具體的電路靈活運(yùn)用。 2要注意研究方法的學(xué)習(xí) 在本章學(xué)習(xí)中要掌握分析解決問(wèn)題的方法，比如動(dòng)態(tài)分析法、等效法的應(yīng)用，模型的轉(zhuǎn)化，非電學(xué)量和電學(xué)量的轉(zhuǎn)化，以及極限法、賦值法的應(yīng)用技巧等。 3要注重加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣?高考考查的四個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)，全部屬于本章內(nèi)容，要認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，要從基本原理、基本方法入手，循序漸進(jìn)，逐步掌握。要學(xué)會(huì)正確使用電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等基本實(shí)驗(yàn)儀器，要切實(shí)掌握各種儀器的原理、使用方法、注意事項(xiàng)才能以不變應(yīng)萬(wàn)變。1電源和電流 理解電源的形成過(guò)程，知道電源在電路中的作用理解恒定電場(chǎng)和恒定電流的形成過(guò)程。知道恒定電場(chǎng)與靜電場(chǎng)相同掌握電荷量、電流、通電時(shí)間等物理量之間的關(guān)系1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí) 1定義 電源是不斷把負(fù)電荷從_搬運(yùn)到_從而維持正負(fù)極之間一定_的裝置。 2電源的作用 (1)維持電路的兩端有一定的_。 (2)使電路中保持_電流。電源正極正極 負(fù)極負(fù)極 電勢(shì)差電勢(shì)差 電勢(shì)差電勢(shì)差 持續(xù)持續(xù) 1定義 由電路中穩(wěn)定分布的_所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)。 2形成 當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)線中的電場(chǎng)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_都不隨時(shí)間發(fā)生變化。恒定電場(chǎng)電荷電荷 電源電源 導(dǎo)線導(dǎo)線 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度 1電流 (1)概念：電荷的_形成電流。 (2)物理意義：反映了電流的_程度。 (3)符號(hào)及單位：用符號(hào)_表示，單位是_，符號(hào)為_(kāi)。常用的電流單位還有_(mA)、_(A)，換算關(guān)系為：1A103mA106A。 (4)表達(dá)式：_。 (5)電流的方向：規(guī)定_定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，?fù)電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯腳。恒定電流定向移動(dòng)定向移動(dòng) 強(qiáng)弱強(qiáng)弱 安培安培 A 毫安毫安 微安微安 正電荷正電荷 反方向反方向 2恒定電流 (1)概念：大小、方向都_的電流。 (2)形成：恒定電場(chǎng)使自由電荷定向移動(dòng)速率_，自由電荷與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞，阻礙自由電荷定向移動(dòng)，使自由電荷速率_，最終表現(xiàn)為自由電荷_不變。 3電流的微觀表達(dá)式 I_。不隨時(shí)間變化不隨時(shí)間變化 增加增加 減小減小 平均速率平均速率 nqSv 判一判 (1)電源能把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。() (2)必須有電源，自由電荷才能在電路中移動(dòng)。() (3)恒定電場(chǎng)就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。() (4)恒定電場(chǎng)形成后電路中的電荷不再發(fā)生移動(dòng)。() (5)因?yàn)殡娏饔写笮∮钟蟹较?，所以電流是矢量?) (6)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量越多，電流越大。() (7)電流的方向與電荷定向移動(dòng)的方向相同。() A 答案：電荷雖然在流動(dòng)，但有的電荷流走了，另外的電荷又補(bǔ)充上來(lái)，所以電荷的分布是穩(wěn)定的。課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究 提示：電閃雷鳴時(shí)，所形成的電流是瞬時(shí)電流。 手電筒中因?yàn)殡娫吹淖饔茫襞葜杏谐掷m(xù)電流而持續(xù)發(fā)光。探究一對(duì)電流的理解 1電流的形成： (1)形成原因：電荷的定向移動(dòng)。 (2)形成條件：導(dǎo)體兩端有電壓。 (3)電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件：電路中有電源且電路閉合。 2電流的方向 規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反，金屬導(dǎo)體中自由移動(dòng)的電荷是自由電子，故電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。 4電流是標(biāo)量 電流雖然有方向但是它遵循代數(shù)運(yùn)算法則，電流不是矢量而是標(biāo)量。 特別提醒：計(jì)算電流時(shí)，要注意定向移動(dòng)的電荷種類，是正電荷或負(fù)電荷，還是正、負(fù)電荷同時(shí)存在。D C 提示：不同意。電流的形成是電子在速率很大的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)上附加一個(gè)速率很小的定向移動(dòng)，電路閉合時(shí)，瞬間在系統(tǒng)中形成電場(chǎng)，使導(dǎo)體中所有自由電荷同時(shí)定向移動(dòng)，并不是電荷瞬間從電源運(yùn)動(dòng)到用電器。探究二電流的微觀解釋 1建立模型 如圖所示，AB表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，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)自由電荷的電荷量為q。 4兩個(gè)公式的比較：AC AD 素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升導(dǎo)體內(nèi)三種速率的比較電子定向移動(dòng)的速率電子熱運(yùn)動(dòng)的速率電流傳導(dǎo)速率物理意義電流是自由電荷的定向移動(dòng)形成的，IneSv，其中v就是電子定向移動(dòng)的速率，其大小與導(dǎo)體兩端的電壓及導(dǎo)體本身的因素有關(guān)。構(gòu)成導(dǎo)體的電子在永不停息地做無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向的機(jī)會(huì)相等，故不能形成電流。溫度越高，電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率越大。閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速建立恒定的電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流。D