2.1 《電源和電流》導(dǎo)學(xué)案





【學(xué)習(xí)目標(biāo)】


1．了解形成電流的條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)。初步體會(huì)動(dòng)態(tài)平衡的思想。


2．理解電流的定義，知道電流的單位、方向的規(guī)定；理解恒定電流。


3．經(jīng)歷金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)速率的推導(dǎo)過(guò)程，從微觀的角度理解導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系。


【重點(diǎn)難點(diǎn)】


理解電源的作用，區(qū)分電子定向移動(dòng)的速率和在導(dǎo)線中建立電場(chǎng)的速率這兩個(gè)不同的概念。


【學(xué)法指導(dǎo)】


認(rèn)真閱讀教材，觀察插圖，體會(huì)電源的作用和電流的形成過(guò)程


【知識(shí)鏈接】


1．結(jié)合課本圖2.1-1，請(qǐng)說(shuō)明電源在電路中的作用。


2．什么是恒定電場(chǎng)？


3．恒定電流如何定義？


【學(xué)習(xí)過(guò)程】


探究1、如何形成持續(xù)電流


①有AB兩個(gè)導(dǎo)體，分別帶等量異種電荷，它們的周圍存在著電場(chǎng)。如果在它們之間連接一條導(dǎo)線R，導(dǎo)線中的自由電荷將如何移動(dòng)？








②AB周圍的電場(chǎng)如何變化？


③AB間的電勢(shì)差如何變化？


④導(dǎo)線中的電流嗎？如果有是瞬時(shí)的還是持續(xù)的？電流方向如何？


⑤你有辦法讓導(dǎo)線中有持續(xù)的電流嗎？如果想要有持續(xù)的電流，我們需要有一個(gè)怎樣的裝置？


⑥什么叫電源？電源的作用是什么？


⑦請(qǐng)類比下面水流裝置體會(huì)電源作用。





例1．下例關(guān)于電源的說(shuō)法正確的是（ ）


A．電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置


B．電源的作用是使電源的正負(fù)極保持一定量的正負(fù)電荷，維持一定的電勢(shì)差


C．與電源相連的導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由電源正、負(fù)極上的電荷形成的


D．在電源內(nèi)部正電荷由負(fù)極流向正極，負(fù)電荷由正極流向負(fù)極[來(lái)源:Z,xx,k.Cm]


探究2．恒定電場(chǎng)


①你知道導(dǎo)線R中電場(chǎng)的方向嗎？導(dǎo)線中的電場(chǎng)僅由電源產(chǎn)生嗎？





1．如何定義恒定電場(chǎng)？恒定電場(chǎng)是不是勻強(qiáng)電場(chǎng)？


2．如何形成恒定電場(chǎng)？


導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。


3．恒定電場(chǎng)的特點(diǎn)：


例2．下例說(shuō)法正確的是（ ）


A．導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就是形成了電流


B．在國(guó)際單位制中，電流的單位是A


C．電流有方向，它是一個(gè)矢量


D．任何物體，只要其兩端電勢(shì)差不為零，就有電流存在


小結(jié)：


探究3．恒定電流


由于恒定電場(chǎng)的作用,導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加;而在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化.如果我們?cè)谶@個(gè)電路中串聯(lián)一個(gè)電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定.


大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流


1．什么是電流？


2．形成電流的條件是什么？


3．電流的定義？


4．定義式？物理意義？單位？


5．方向的規(guī)定？實(shí)際方向？標(biāo)矢量性？


注意


（1）適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流。[來(lái)源:Z#xx#k.Cm]


（2）在金屬導(dǎo)體中，電流方向與自由電荷（電子）的定向移動(dòng)方向相反；


（3）在電解液中，電流方向與正離子定向移動(dòng)方向相同，與負(fù)離子走向移動(dòng)方向相反．導(dǎo)電時(shí)，是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，電量q表示通過(guò)截面的正、負(fù)離子電量絕對(duì)值之和。


例1．在金屬導(dǎo)體中，若10s內(nèi)通過(guò)橫截面的電量為10C，則導(dǎo)體中的電流為______；


例2．某電解槽橫截面積為0.5m2，若10s內(nèi)沿相反方向通過(guò)橫截面的正負(fù)離子的電量均為10C，則電解液中的電流為_____．


探究4．電流的微觀表達(dá)式


在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取兩個(gè)截面B和C，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S．導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)電荷的電荷量為q，電荷的定向移動(dòng)速率為v


則在時(shí)間t內(nèi)處于相距為 vt 的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過(guò)截面C ．





已知：n為單位體積內(nèi)的自由電荷的個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動(dòng)速率[來(lái)源:]


在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某截面的電量為:


Q=(vtS)nq


所形成的電流為:


I=Q/t=nqSv


例題：有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過(guò)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.可認(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.


思考題


如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符？怎樣解釋？


電子定向移動(dòng)的速率約10-5m/s，


電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s


電場(chǎng)的傳播速率3×108m/s.





【訓(xùn)練測(cè)試】


1．下列說(shuō)法中正確的是( )


A．導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成了電流


B．在國(guó)際單位制中，電流的單位是A


C．電流有方向，它是一個(gè)矢量


D．任何物體，只要其兩端電勢(shì)差不為零，就有電流存在


2．以下說(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)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)作用下定向移動(dòng)形成的


C．電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動(dòng)速率


D．在金屬導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)自由電子定向移動(dòng)時(shí)，它們的熱運(yùn)動(dòng)就消失了


3．電流通過(guò)生命機(jī)體或多或少都能傳導(dǎo)，其電流的傳導(dǎo)主要是靠( )


A．自由電子導(dǎo)電[來(lái)源:ZXXK]


B．離子導(dǎo)電


C．電解質(zhì)的水溶液導(dǎo)電


D．質(zhì)子導(dǎo)電


4．一臺(tái)半導(dǎo)體收音機(jī)，電池供電的電流是8mA，也就是說(shuō)( )


A．1h電池供給8C的電量


B．1 000s電池供給8C的電量


C．1s電池供給8C的電量


D．1min電池供給8C的電量


5某金屬導(dǎo)體的某橫截面上，在5s內(nèi)通過(guò)了1.25×1019個(gè)電子，則通過(guò)該金屬導(dǎo)體的電流為________A.


6．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(cè)得2s內(nèi)有1.0×1018個(gè)Na＋和Cl－通過(guò)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？





7．光電管的陽(yáng)極A和陰極K之間加U＝2.5V的電壓時(shí)，光電流的最大值為0.64μA，求每秒內(nèi)由光電管陰極K發(fā)射的電子數(shù)．


x。k.Cm]





【參考答案】


1．答案：B


解析：自由電荷定向移動(dòng)才形成電流，僅有電荷移動(dòng)但不是定向移動(dòng)則不行，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．形成電流的條件是導(dǎo)體兩端保持有電壓，且必須是導(dǎo)體而非任何物體，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．電流有方向，但它是標(biāo)量，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．


2．答案：B


解析：要有持續(xù)電流必須有電壓，A不對(duì)．導(dǎo)體中形成電流其原因是在導(dǎo)體兩端加上電壓，于是在導(dǎo)體內(nèi)形成了電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子將在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)形成電流，B正確．電流的傳導(dǎo)速度等于光速，電子定向移動(dòng)的速率很小，C不對(duì)．在形成電流時(shí)電子定向移動(dòng)，并不是熱運(yùn)動(dòng)就消失了，其實(shí)電子仍然做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，D不對(duì)．


3．答案：BC


解析：根據(jù)生命機(jī)體的生物構(gòu)成成分可判斷B、C正確．[來(lái)源:]


點(diǎn)評(píng)：本題聯(lián)系生物、化學(xué)知識(shí)考查對(duì)生命體中電流傳導(dǎo)物質(zhì)的理解．


4．答案：B


5．答案：0.4


解析：在5s內(nèi)通過(guò)的電荷量為


q＝ne＝1.25×1019×1.6×10－19C＝2C


I＝eq \f(q,t)＝eq \f(2,5)A＝0.4A


6．答案：溶液中的電流大小為0.16A，方向由A指向B.


解析：NaCl溶液導(dǎo)電是靠自由移動(dòng)的Na＋和Cl－離子，它們?cè)陔妶?chǎng)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)．因?yàn)殡娏鞣较蛞?guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向，故溶液中電流方向與Na＋定向移動(dòng)方向相同，即由A指向B.


Na＋和Cl－都是一價(jià)離子，每個(gè)離子的電荷量為e＝1.6×10－19C，NaCl溶液導(dǎo)電時(shí)，Na＋由A向B定向移動(dòng)，Cl－由B向A運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)可以等效地看做正離子沿相反方向的運(yùn)動(dòng)，可見，每秒鐘通過(guò)M橫截面的電荷量為兩種離子電荷量的絕對(duì)值之和，


則有I＝eq \f(q,t)＝eq \f(q1＋q2,t)


＝eq \f(1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－19,2)A＝0.16A


7．答案：4.0×1012個(gè)


解析：最大電流即為光電管陰極K發(fā)射的電子全部到達(dá)陽(yáng)極形成的．設(shè)光電管陰極K每秒內(nèi)發(fā)射的電子數(shù)為n，則由電流的定義式I＝eq \f(Q,t)知，光電流I＝ne，故n＝I/e＝0.64×10－6/1.60×10－19＝4.0×1012(個(gè))．





【學(xué)習(xí)反思】


電流的定義是什么？如何規(guī)定電流的方向？一條導(dǎo)線中的電流為1.6A，在1s內(nèi)通過(guò)這條導(dǎo)線某一橫截面的電子有多少個(gè)？








相關(guān)學(xué)案

高中物理人教版 (新課標(biāo))選修31 電源和電流學(xué)案：

這是一份高中物理人教版 (新課標(biāo))選修31 電源和電流學(xué)案，共3頁(yè)。學(xué)案主要包含了評(píng)價(jià)訓(xùn)練單等內(nèi)容，歡迎下載使用。

高中物理人教版 (新課標(biāo))選修31 電源和電流學(xué)案：

這是一份高中物理人教版 (新課標(biāo))選修31 電源和電流學(xué)案，共5頁(yè)。學(xué)案主要包含了電源，恒定電場(chǎng)，恒定電流等內(nèi)容，歡迎下載使用。

人教版 (新課標(biāo))選修3選修3-1第二章 恒定電流1 電源和電流導(dǎo)學(xué)案：

這是一份人教版 (新課標(biāo))選修3選修3-1第二章 恒定電流1 電源和電流導(dǎo)學(xué)案，共13頁(yè)。學(xué)案主要包含了教學(xué)重點(diǎn)，教學(xué)方法，課前準(zhǔn)備，教學(xué)過(guò)程，預(yù)習(xí)目標(biāo)，恒定電場(chǎng)等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語(yǔ)朗讀寶

相關(guān)學(xué)案 更多

人教版 (新課標(biāo))選修3選修3-1第二章 恒定電流1 電源和電流導(dǎo)學(xué)案

人教版 (新課標(biāo))選修3選修3-1第二章 恒定電流1 電源和電流導(dǎo)學(xué)案
人教版 (新課標(biāo))選修31 電源和電流學(xué)案設(shè)計(jì)

人教版 (新課標(biāo))選修31 電源和電流學(xué)案設(shè)計(jì)
物理選修31 電源和電流導(dǎo)學(xué)案

物理選修31 電源和電流導(dǎo)學(xué)案
高中物理人教版 (新課標(biāo))選修3選修3-1第二章 恒定電流1 電源和電流導(dǎo)學(xué)案

高中物理人教版 (新課標(biāo))選修3選修3-1第二章 恒定電流1 電源和電流導(dǎo)學(xué)案
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (新課標(biāo))選修3電子課本

1 電源和電流

版本： 人教版 (新課標(biāo))

年級(jí)： 選修3

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部