【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、通過實(shí)例對比,引導(dǎo)學(xué)生思考持續(xù)電流形成的原因,了解電源的作用,認(rèn)識常見的電源。
2、通過對比靜電平衡條件,引導(dǎo)學(xué)生思考電路中的電場特點(diǎn)和電荷運(yùn)動(dòng)情況,了解導(dǎo)體中的恒定電場和恒定電流。
3、通過實(shí)例分析,理解電流的定義,知道電流的單位。
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
學(xué)習(xí)重點(diǎn):恒定電流的產(chǎn)生及定義式中q的理解。
學(xué)習(xí)難點(diǎn):恒定電流的產(chǎn)生及定義式中q的理解。
【知識回顧】
1、形成穩(wěn)定電流的條件是:①__________,②__________。
2、帶電粒子所受電場力做正功,則粒子的電勢能__________。
3、電流的國際單位:__________(符號:__________)。常用單位:__________(__________)、__________(__________),1A=__________mA=__________μA。規(guī)定__________定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。在電源外部,電流從__________流向__________。金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向__________。
【自主預(yù)習(xí)】
1、電源是能把自由電子從__________搬到__________的裝置。其作用是保持導(dǎo)體兩端的__________,使電路有持續(xù)的電流。
2、導(dǎo)體中的自由電荷會(huì)定向移動(dòng),是因?yàn)閷?dǎo)線內(nèi)具有__________方向的__________。
3、電源的內(nèi)部,電流從__________流向__________。電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然__________,但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是__________的。電流強(qiáng)度有__________和__________,是__________。
4、電流的定義式:__________。電流的微觀表達(dá)式:__________,其中,n表示____________________。
【課堂探究】
第一部分 電源
思考1:在如圖所示場景中,當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí),會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?
思考2:隨著電荷的定向移動(dòng),導(dǎo)體兩端的電勢差逐漸減小,最終會(huì)呈現(xiàn)什么樣的狀態(tài)?
思考3:怎么才能讓電路中有持續(xù)電流呢?
類比:如圖所示,怎樣才能在兩個(gè)容器間形成穩(wěn)定的電流呢?
電源:能把自由電子從__________搬到__________的裝置。
電源的作用:保持導(dǎo)體兩端的__________,使電路有持續(xù)的電流。
電源中電勢__________的一極是正極,電勢__________的一極是負(fù)極。
第二部分 恒定電場
思考:導(dǎo)體中的自由電荷為什么會(huì)定向移動(dòng)?
當(dāng)導(dǎo)體兩端存在__________時(shí),導(dǎo)線內(nèi)會(huì)很快形成__________方向的__________。
恒定電場:任何位置的電荷分布和電場強(qiáng)度都__________隨時(shí)間變化,基本性質(zhì)與靜電場__________。
在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強(qiáng)度的關(guān)系__________恒定電場。
第三部分 恒定電流
思考1:在恒定電場的作用下,導(dǎo)體中自由電荷會(huì)做什么樣的運(yùn)動(dòng)?
思考2:自由電荷會(huì)在導(dǎo)體中一直加速嗎?
恒定電流:__________、__________都不隨時(shí)間變化的電流。
定義:______________________________跟______________________________的比值。
物理意義:是表示____________________的物理量。
定義式:__________
國際單位:__________(符號:__________),1A=1__________
常用單位:__________(__________)、__________(__________),1A=__________mA=__________μA
方向:規(guī)定__________定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颉?br>在電源外部,電流從__________流向__________;電源的內(nèi)部,電流從__________流向__________。
金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向__________。
電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然__________,但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是__________的。
電流強(qiáng)度有__________和__________,是__________。
"安時(shí)"(__________)或"毫安時(shí)"(__________):電池容量單位,電池放電時(shí)能輸出的__________。
第四部分 拓展學(xué)習(xí)
【例】在以下情境中,求通過導(dǎo)線的電流大小。
有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過的電流I=1A,已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.4×10-2kg/ml,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023ml-1,電子的電量e=-1.6×10-19C,求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率??烧J(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子。
電子定向移動(dòng)的速率約__________m/s,電場的傳播速率__________m/s,電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率__________m/s。
【思考】既然電子的定向運(yùn)動(dòng)速率很小,為什么閉合開關(guān)時(shí)電路中的電燈立刻就亮了呢?
【自我測評】
1.(2022·全國·高三專題練習(xí))北京正負(fù)電子對撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是周長為240m的近似圓形軌道。當(dāng)環(huán)中電子以光速的百分之一運(yùn)動(dòng)而形成10mA的電流時(shí),則環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為( )
A.5×1012個(gè)B.5×1011個(gè)C.1×1012個(gè)D.1×1014個(gè)
2.(2022上·天津南開·高二天津市第二南開中學(xué)校考階段練習(xí))如圖所示的是電解池,在1s的時(shí)間內(nèi),共有3C的正離子和3C的負(fù)離子通過截面xy,則這個(gè)電路中的電流大小是( )
A.0B.1.5 A
C.3 AD.6 A
3.(2022·山東·高密三中高二開學(xué)考試)安培提出了著名的分子電流假說,根據(jù)這一假說,電子繞原子核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流。圖為一分子電流模型,電荷量為e的電子以角速度ω繞原子核沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則該環(huán)形電流的大小和方向?yàn)椋? )
A.eω2π,逆時(shí)針B.2πeω,順時(shí)針
C.πe2ω,逆時(shí)針D.eω2π,順時(shí)針
4.(2022上·北京豐臺(tái)·高二統(tǒng)考期末)宏觀現(xiàn)象是由微觀機(jī)制所決定的。對同一個(gè)物理問題,常??梢詮暮暧^與微觀兩個(gè)不同角度研究,找出其內(nèi)在聯(lián)系,從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)。經(jīng)典電磁理論認(rèn)為:當(dāng)金屬導(dǎo)體兩端電壓穩(wěn)定后,導(dǎo)體中產(chǎn)生恒定電場,這種恒定電場的性質(zhì)與靜電場相同。金屬導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下開始定向移動(dòng)形成電流。如圖所示為一塊均勻的長方體金屬導(dǎo)體,長為a,寬為b,厚為c。在導(dǎo)體EF兩側(cè)加上電壓U,導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下開始定向移動(dòng),形成電流。根據(jù)電荷守恒定律,單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量應(yīng)相同。設(shè)電子的帶電量為e,單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v,則在時(shí)間Δt內(nèi),通過長方體金屬導(dǎo)體樣品的自由電子數(shù)目N為( )
A.N=nvabΔtB.N=nvbcΔt
C.N=nvabΔtD.N=nvbcΔt
5.(2021·重慶市萬州第二高級中學(xué))某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進(jìn)行治療。在這種療法中,為了能讓質(zhì)子進(jìn)入癌細(xì)胞,首先要實(shí)現(xiàn)質(zhì)子的高速運(yùn)動(dòng),該過程需要一種被稱作“粒子加速器”的裝置來實(shí)現(xiàn)。質(zhì)子先被加速到較高的速度,然后轟擊腫瘤并殺死癌細(xì)胞。如圖所示,來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零),經(jīng)加速電壓為U的加速器加速后,形成細(xì)柱形的質(zhì)子流。已知細(xì)柱形的質(zhì)子流橫截面積為S,其等效電流為I,質(zhì)子的質(zhì)量為m,其電量為e,那么這束質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)n是( )
A.IeS2UmB.IeSmeU
C.IeS2eUmD.IeSm2eU
【學(xué)后反思】
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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1 電源和電流

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