版高中物理-2.1-電源和電流課件選修3-1

1、1電源和電流電源和電流第二章第二章學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入課堂情景切入2知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)6課課 時(shí)時(shí) 作作 業(yè)業(yè)8課堂知識(shí)構(gòu)建課堂知識(shí)構(gòu)建5易錯(cuò)案例剖析易錯(cuò)案例剖析7學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位理解電源的形成過(guò)程，知道電源在電路中的作用理解電源的形成過(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)系掌握電荷量、電流、通電時(shí)間等物理量之間的關(guān)系課堂情景切入課堂情景切入雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流使

2、天空發(fā)出耀眼的閃光，但持續(xù)雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光，但持續(xù)極短的時(shí)間，而手電筒的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光。怎樣才能使電極短的時(shí)間，而手電筒的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光。怎樣才能使電路中保持持續(xù)的電流呢？路中保持持續(xù)的電流呢？知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理電源電源1.定義定義電源是不斷把負(fù)電荷從電源是不斷把負(fù)電荷從_搬運(yùn)到搬運(yùn)到_從而維持正從而維持正負(fù)極之間一定負(fù)極之間一定_的裝置。的裝置。2電源的作用電源的作用(1)維持電路的兩端有一定的維持電路的兩端有一定的_。(2)使電路中保持使電路中保持_電流。電流。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)恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)1.定義定義由電路中穩(wěn)定分

3、布的由電路中穩(wěn)定分布的_所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)。所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)。2形成形成當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由當(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。等電路元件所積累的電荷共同形成的。3特點(diǎn)特點(diǎn)任何位置的任何位置的_都不隨時(shí)間發(fā)生變化。都不隨時(shí)間發(fā)生變化。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.電流電流(1)概念：電荷的概念：電荷的_形成電流。形成電流。(2)物理意義：反映了電流的物理意義：反映了電流的_程度。程度。(3)符號(hào)及單位：用符號(hào)符號(hào)及單位：用符號(hào)_表示，單位是表示，單位是_，符，符號(hào)為號(hào)為_。常用的電流單位還有。常用的電流單位還有_ (mA)、_(A

4、)，換，換算關(guān)系為：算關(guān)系為：1A103mA106A。(4)表達(dá)式：表達(dá)式：_。(5)電流的方向：規(guī)定電流的方向：規(guī)定_定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆蕉ㄏ蛞苿?dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，?fù)電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯南颍?fù)電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯腳。恒定電流恒定電流定向移動(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恒定電流恒定電流(1)概念：大小、方向都概念：大小、方向都_的電流。的電流。(2)形成：恒定電場(chǎng)使自由電荷定向移動(dòng)速率形成：恒定電場(chǎng)使自由電荷定向移動(dòng)速率_，自，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

5、自由電荷速率自由電荷速率_，最終表現(xiàn)為自由電荷，最終表現(xiàn)為自由電荷_不變。不變。3電流的微觀表達(dá)式電流的微觀表達(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重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、對(duì)電流的理解一、對(duì)電流的理解1電流的形成條件電流的形成條件(1)產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端有電壓。產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端有電壓。(2)形成持續(xù)電流的條件：導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓。形成持續(xù)電流的條件：導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓。2電流的方向電流的方向規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍瑒t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

6、是移動(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。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。而是標(biāo)量。特別提醒特別提醒計(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。正電荷或負(fù)電荷，還是正、負(fù)電荷同時(shí)存在。(綿陽(yáng)南山中學(xué)綿陽(yáng)南山中學(xué)20132014學(xué)年高二上學(xué)期期中學(xué)年高二上學(xué)期期中)關(guān)于電關(guān)于電流，下列說(shuō)法正確的是流，下列

7、說(shuō)法正確的是()A只要有可以自由移動(dòng)的電荷，就能存在持續(xù)的電流只要有可以自由移動(dòng)的電荷，就能存在持續(xù)的電流B金屬導(dǎo)體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)作金屬導(dǎo)體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)作用下形成的用下形成的C單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面單位面積的電荷量越多，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面單位面積的電荷量越多，電流就越大電流就越大D電流的方向與電荷定向移動(dòng)的方向相同電流的方向與電荷定向移動(dòng)的方向相同答案：答案：B解析：解析：產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端存在電壓、閉合回路，產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端存在電壓、閉合回路，故故A錯(cuò)誤；導(dǎo)體兩端存在電壓，就會(huì)在導(dǎo)體中形成電場(chǎng)，自由錯(cuò)誤；導(dǎo)體兩端存在電壓，就

8、會(huì)在導(dǎo)體中形成電場(chǎng)，自由電子在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下定向移動(dòng)形成電流，故電子在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下定向移動(dòng)形成電流，故B正確；單位時(shí)正確；單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電量越多，導(dǎo)體的電流越大，故間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電量越多，導(dǎo)體的電流越大，故C錯(cuò)錯(cuò)誤；電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，故誤；電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，故D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。二、電流的微觀解析二、電流的微觀解析1電流的微觀表達(dá)式電流的微觀表達(dá)式(1)題設(shè)題設(shè)如圖所示，如圖所示，AB表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，兩端加一定的表示粗細(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)的速率為電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的

9、速率為v，設(shè)導(dǎo)體，設(shè)導(dǎo)體的長(zhǎng)度為的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面積為，橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為，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，每個(gè)自由電荷的電荷量為q。2三種速率的比較三種速率的比較電子定向電子定向移動(dòng)的速率移動(dòng)的速率電子熱運(yùn)動(dòng)的速率電子熱運(yùn)動(dòng)的速率電流傳導(dǎo)速率電流傳導(dǎo)速率物物理理意意義義電流是自由電荷電流是自由電荷的定向移動(dòng)形成的定向移動(dòng)形成的，的，IneSv，其，其中中v就是電子定向就是電子定向移動(dòng)的速率，其移動(dòng)的速率，其大小與導(dǎo)體兩端大小與導(dǎo)體兩端的電壓及導(dǎo)體本的電壓及導(dǎo)體本身的因素有關(guān)。身的因素有關(guān)。構(gòu)成導(dǎo)體的電子在構(gòu)成導(dǎo)體的電子在永不停息地做無(wú)規(guī)永不

10、停息地做無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)律運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向的機(jī)動(dòng)向各個(gè)方向的機(jī)會(huì)相等，故不能形會(huì)相等，故不能形成電流。溫度越成電流。溫度越高，電子熱運(yùn)動(dòng)的高，電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率越大。平均速率越大。閉合開關(guān)的瞬間，電路閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速建中各處以真空中光速建立恒定的電場(chǎng)，在恒定立恒定的電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動(dòng)，整個(gè)時(shí)開始定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電路也幾乎同時(shí)形成了電流。電流。大大小小一般數(shù)量級(jí)為一般數(shù)量級(jí)為105m/s常溫下其數(shù)量級(jí)為常溫下其數(shù)量級(jí)為105m/s等于光速，即恒為等于光速

11、，即恒為3108m/s特別提醒特別提醒電流的形成是電子在速率很大的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)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。瞬間從電源運(yùn)動(dòng)到用電器。下列關(guān)于電流的說(shuō)法中，正確的是下列關(guān)于電流的說(shuō)法中，正確的是()A金屬導(dǎo)體中，電流的傳導(dǎo)速率就是自由電子定向移動(dòng)金屬導(dǎo)體中，電流的傳導(dǎo)速率就是自由電子定向移動(dòng)的速率的速率B導(dǎo)體兩端電勢(shì)差增大時(shí)，電流增大，電流的傳導(dǎo)速率

12、導(dǎo)體兩端電勢(shì)差增大時(shí)，電流增大，電流的傳導(dǎo)速率也增大也增大C電路接通后，自由電子由電源出發(fā)只要經(jīng)過(guò)一個(gè)極短電路接通后，自由電子由電源出發(fā)只要經(jīng)過(guò)一個(gè)極短的時(shí)間就能到達(dá)用電器的時(shí)間就能到達(dá)用電器D通電金屬導(dǎo)體中，電流的傳導(dǎo)速率比自由電子的定向通電金屬導(dǎo)體中，電流的傳導(dǎo)速率比自由電子的定向移動(dòng)速率大得多移動(dòng)速率大得多答案：答案：D解析：解析：電荷的定向移動(dòng)形成電流，電流在金屬導(dǎo)體中的傳電荷的定向移動(dòng)形成電流，電流在金屬導(dǎo)體中的傳導(dǎo)速率等于光速，而金屬導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)速率比光導(dǎo)速率等于光速，而金屬導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)速率比光速小得多，速小得多，A、B、C錯(cuò)，錯(cuò)，D對(duì)。對(duì)。課堂知識(shí)構(gòu)建課堂

13、知識(shí)構(gòu)建考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì) 已知電子的電荷量為已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，氫原子的電，氫原子的電子在原子核的靜電力吸引下做半徑為子在原子核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少？子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少？對(duì)電流的理解及計(jì)算對(duì)電流的理解及計(jì)算點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：解決這個(gè)題的關(guān)鍵是選取合適的過(guò)程，考慮到電子解決這個(gè)題的關(guān)鍵是選取合適的過(guò)程，考慮到電子運(yùn)動(dòng)的周期性，選取一個(gè)周期是最簡(jiǎn)潔的。運(yùn)動(dòng)的周期性，選取一個(gè)周期是最簡(jiǎn)潔的。如圖所示，耀眼的閃電和震耳如圖所示，耀眼的閃電和震耳的雷鳴有時(shí)會(huì)使樹木、房屋受到嚴(yán)的雷鳴有時(shí)會(huì)使樹木、房

14、屋受到嚴(yán)重破壞，在一次雷電中，在重破壞，在一次雷電中，在0.1s時(shí)間時(shí)間內(nèi)有內(nèi)有30C電荷從一個(gè)云層移到另一個(gè)電荷從一個(gè)云層移到另一個(gè)云層，則平均電流為云層，則平均電流為_。答案：答案：300A (湖南師大附中湖南師大附中20132014學(xué)年高二期中學(xué)年高二期中)橫截橫截面積為面積為S的導(dǎo)線中通有電流的導(dǎo)線中通有電流I，已知導(dǎo)線每單位體積中有，已知導(dǎo)線每單位體積中有n個(gè)自個(gè)自由電子，每個(gè)自由電子的電荷量是由電子，每個(gè)自由電子的電荷量是e，自由電子定向移動(dòng)的速，自由電子定向移動(dòng)的速率是率是v，則在時(shí)間，則在時(shí)間t 內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)是內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)是()電流微觀表達(dá)式的應(yīng)用電流微

15、觀表達(dá)式的應(yīng)用答案：答案：AC如圖所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來(lái)，如圖所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來(lái)，已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在銅導(dǎo)線已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在銅導(dǎo)線上取一個(gè)截面上取一個(gè)截面A，在鋁導(dǎo)線上取一個(gè)截面，在鋁導(dǎo)線上取一個(gè)截面B，若在，若在1秒內(nèi)垂直地秒內(nèi)垂直地通過(guò)它們的電子數(shù)相等，那么，通過(guò)這兩個(gè)截面的通過(guò)它們的電子數(shù)相等，那么，通過(guò)這兩個(gè)截面的()A電流相等電流相等B電流不相等電流不相等C自由電子定向移動(dòng)的速率相等自由電子定向移動(dòng)的速率相等D自由電子定向移動(dòng)的速率不相等自由電子定向移動(dòng)的速率不相等答案：答案：AD易錯(cuò)案例剖析易錯(cuò)案例剖析易錯(cuò)點(diǎn)：易錯(cuò)點(diǎn)：在電