高中物理人教版 (新课标)选修31 电源和电流学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修31 电源和电流学案，共5页。学案主要包含了电源，恒定电场，恒定电流等内容，欢迎下载使用。


课题
2.1《电源和电流》
学习目标
1、通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。
2、通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
3、通过预习说出恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流
学习重、难点
重点：理解电源的形成过程及电流的产生。
难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。
学法指导
通过类比的方法研究电源和电流。
课前预习
一、电源
1．带正、负电荷的导体通过导线放电只能形成瞬间的电流：如图1所示，当用导线连接带正、负电荷的导体A、B时，导线中的自由电子便会在静电力的作用下沿导线做定向移动，带负电的导体B________电子，带正电的导体A________电子，周围电场迅速减弱，两导体间的电势差很快消失，电流是________的．
图1
2．电源能给电路提供持续的电流：在两个导体间加一个装置P，如图2所示，它能源源不断地把经导线流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保持一定数量的正、负电荷，A、B周围空间始终存在一定的______，A、B之间始终保持一定的______．这样电路就始终保持持续的________，这种搬运电荷的装置P就是________．
图2
二、恒定电场
导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的________共同形成的．尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，形成一种________平衡，这样________的分布是稳定的，形成的________也是稳定的，不随时间而改变，称为恒定电场．
三、恒定电流
1．恒定电流：由于恒定电场的作用，电路中的电流保持恒定．我们把______________都不随时间变化的电流称为恒定电流．
2．电流：(1)定义：通过导体截面的________与通过这些电荷量所用________的比值，叫做电流强度，简称电流．
(2)公式表达：I＝eq \f(q,t)，或写成电荷量的表达式：__________.
(3)单位：在国际单位制中是______，简称安，符号是A.更小的单位还有________ (mA)、________(μA)，换算关系为：1 A＝103 mA＝106 μA.
预习评价
1、下列关于电流的说法中正确的是（ ）
A、只要导体中有电荷运动，就有电流
B、导体中没有电流时，导体内的电荷是静止的
C、导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的
D、电流可能是由正电荷定向移动形成的，也可能是负电荷定向移动形成的
2、形成持续电流的条件是（ ）
A、只要有电压加在物体的两端 B、必须保持导体两端有电压
C、只在导体两端瞬间加电压 D、只要有大量的自由电荷
课堂学习流程设计
用案人自我创新
一、电源
[问题情境]
电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但它只能存在一瞬间，手电筒中小灯泡能持续发光．
导体中的电流是怎样形成的？
1．导体中有电流，是因为自由电子做什么运动？


2．电路中之所以能有持续的电流，是因为电路两端维持着一定的电势差，这是什么元件在起作用？


[要点提炼]
1．要使电路中保持持续的电流，电路两端之间要有一定的________．
2．电源的作用：维持电路两端始终有一定的________，使电路中保持______________．
二、恒定电场
[问题情境]
导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．这些电荷也在运动，电荷的分布却是稳定的，这是为什么？


[要点提炼]
1．由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为____________．
2．在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与________相同．在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中________．
三、恒定电流
[问题情境]
1．什么样的电流被称为恒定电流？

2．我们用什么物理量来描述电流的强弱程度？



3．电流的传播速度是光速，电子在导线中也是以光速移动吗？



[要点提炼]
1．我们把________都不随时间变化的电流称为恒定电流．
2．________是描述电流强弱的物理量，其单位是________，电荷量q＝________.
【范例精析】
例1、如图验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列叙述中错误的是（ ）
A、有瞬时电流形成，方向由A到B
B、A、B两端的电势不相等
C、导体棒内的电场强度不等于零
D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动
解析：A、B两个导体，由A带负电，在A导体周围存在指向A的电场，故B端所在处的电势应高于A端电势；另外导体棒中的自由电荷在电场力的作用下，发出定向移动，由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向由A指向B，电流方向应有B到A。答案A
例2、在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U的作业下被加速，且形成的电流强度为I的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。设电子的质量为m，电荷量为e，进入加速电场之前的速度不计，则在t秒内打在荧光屏上的电子数为多少？
解析：本题已知的物理量很多，有同学可能从电子被电场加速出发，利用动能定理来求解，如这样做，将可求得电子打到荧光屏的速度，并不能确定打到荧光屏上的电子数目，事实上，在任何相等时间里，通过电子流动的任一横截面的电荷量是相等的，荧光屏是最后的一个横截面，故有t时间里通过该横截面的电量Q=It，这样就可得到t时间里打在荧光屏上的电子数目，n=
例3、如图所示的电解槽中，如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB，那么
⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向；
⑵电解槽中的电流方向如何？
⑶4s内通过横截面AB的电量为多少？
⑷电解槽中的电流为多大？
解析：⑴电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动
⑵电解槽中的电流方向向右
⑶8C的正电荷向右通过横截面AB，而8C的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8C正电荷向右通过横截面，故本题的答案为16C
⑷由电流强度的定义I==4A
达标检测
A类
1、关于电流的方向下列说法中正确的是（ ）
A、在金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的
B、在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向
C、无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反
D、在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个
2、下列关于电流的说法中，正确的是（ ）
A、电流有方向所以电流强度是矢量 B、大小不随时间变化的电流叫恒定电流
C、方向不随时间变化的电流叫恒定电流 D、通常所说的直流电常常是指恒定电流
3、下列关于电流的说法中，正确的是（ ）
金属导体中，电流的传播速率就是自由电子定向迁移的速率
温度升高时金属导体中自由电子热运动加快，电流也就增大
电路接通后，电子由电源出发，只要经过一个极短的时间就能到达用电器
通电金属导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动
填空题：
4、在金属内部，能自由移动的电荷是 ；在酸、碱、盐等液体内部能自由移动移动的电荷是 （填“原子”、“原子核”、“电子”、“正离子”或“负离子”）
5、某电解槽中，在5s内通过某一固定截面向左迁移的负离子所带的总电量为0.20C，则该电解槽中电流强度为 A，电流方向为 。
6、某电解池中，在2s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过该截面，那么通过该截面的电流为 。
7、在一次闪电的过程中，流动的电荷量大约为300C，持续的时间大约是0.005s，所形成的平均电流强度为多大？这些电荷量如以0.5A的电流强度流过电灯泡，可使灯泡照明多长时间？

B类
1、对于有恒定电流通过的导体，下列说法正确的是：（ ）
导体内部的电场强度为零
导体是个等势体
C、导体两端有恒定的电压存在
D、通过导体某一横截面的电荷量在任何相等的时间内都相等
2、对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件才能在电路中产生恒定电流？（ ）
A、有可以自由移动的电荷 B、导体两端有电压
C、导体内存在电场 D、导体两端加有恒定的电压
3、银导线的横截面积S=4mm2，通以I=2A的电流，若每个银原子可以提供一个自由电子，试推导银导线单位长度上的自由电子数的计算公式，并计算结果（已知银的密度=10.5×103㎏/m3，摩尔质量M=108g/ml，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023ml-1，计算结果取一位小数）

4、如图所示，AD表示粗细均匀的一段金属导体L，两端加上一定电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v设导体的横截面积为S，导体内单位体积内的电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，试证明导体中的电流强度I＝nqSv
学
习
反
思