4电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律
(教师用书独具)
●课标要求
1．知道电源的电动势和内阻．
2．理解闭合电路的欧姆定律．
3．测量电源的电动势和内电阻．
●课标解读
1．知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置．
2．了解电路中自由电荷定向移动过程中静电力和非静电力做功与能量间转化的关系．3．了解电源电动势及内阻的含义．
4．理解闭合电路欧姆定律，理解内外电路的电势降落．
5．会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行电路分析与计算．
●教学地位
闭合电路欧姆定律的应用是高考命题的热点，常与其他电路知识相结合，以选择题的形式出现.
(教师用书独具)
●新课导入建议
日常生活中我们会接触到各种各样的电源，如石英钟、遥控器中用的干电池(1号、5号、7号等)；摩托车、汽车、电动车上用的蓄电池；手机中用的锂电池；电子手表中用的钮扣
电池等．干电池、手机中的锂电池、钮扣电池和一节铅蓄电池的电动势各是多大？同一个电池对不同电阻供电时，电池两极电压和电路中的电流与外电路电阻有什么关系？今天我们就来解决这些问题．
●教学流程设计
课前预习安排：
1．看教材2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行讨论步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个学生步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)
步骤7：完成“探究3”(重在讲解规律方法技巧步骤6：师生互动完成“探究2”(方式同完成“探究1”相同步骤5：让学生完成【迁移应用】检查完成情况并点评步骤4：教师通过例题讲解总结闭合电路动态问题的分析方法
步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
1.
(1)电源的电动势
①电源：把其它形式的能转化为电能的装置．
②电动势
(ⅰ)大小等于没有接入电路时两极间的电压，用字母E表示．
(ⅱ)物理意义：表示电源把其他形式的能转化成电势能的本领．
(2)电源的内阻
电源内部也是一段电路，也有电阻，它就是电源的内电阻，简称内阻，常用符号r来表示．
2．思考判断
(1)电源提供的电能越多，电源的电动势越大．(×)
(2)电池是将化学能转化为电势能，光电池是将光能转化为电势能．(√)
(3)当电路中通过1库仑的电荷量时，电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值．(√)
3．探究交流
电源的电动势和外接电路的负载有什么关系？
【提示】电源的电动势只和电源本身有关，与所接的负载无关.
1.
(1)闭合电路
只有用导线把电源、用电器连成一个闭合电路才有电流．用电器、导线组成外电路，电源内部是内电路．
在外电路中，沿电流方向电势降低，在内电路中电流从负极到正极．
(2)闭合电路欧姆定律
①内容：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．
②公式：I＝E
R＋r
.
③适用范围：外电路为纯电阻电路．
2．思考判断
(1)电源的电动势等于外电路电阻两端的电压．(×)
(2)对整个闭合电路来说，内、外电阻串联，它们分担的电压之和等于电源电动势的大小．(√)
(3)在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实质上就是电压．(×)
3．探究交流
闭合电路欧姆定律公式中，E 、R 、r 的物理意义各是什么？
【提示】 E 代表电源的电动势，R 代表外电路的电阻，r 代表内电路的电阻.
(1)U ＝E －Ir ，对给定的电源来说，E 和r 是一定的
①当外电阻R 增大时，电流I 减小，内电压减小，路端电压增大，当外电路断开，即R 为无穷大时，I ＝0，U 内＝0，U 外＝E .这就是说，开路时的路端电压等于电源电动势．
②当外电阻R 减小时，电流I 增大，内电压增大，路端电压减小． ③当电源两端短路时，则电阻R ＝0，此时电流I ＝E
r ，叫短路电流．
(2)路端电压与电流的关系图像
由U ＝E －Ir 可知，U －I 图像是一条向下倾斜的直线．如图2－4－1所示：
图2－4－1
①图线与纵轴截距的意义：电源电动势． ②图线与横轴截距的意义：短路电流． ③图线斜率的意义：电源的内阻． 2．思考判断
(1)当电源短路时，路端电压等于电源的电动势．(×)
(2)由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把电源两极直接相连接．(√)
(3)电源断开时，电流为零，所以路端电压也为零．(×) 3．探究交流
上述路端电压U 与电流I 的图像中，U
I
表示外电阻还是内电阻？
【提示】 因U 为路端电压，U I 表示外电阻R 的大小，而ΔU
ΔI
表示图线斜率，就是电源
内阻的大小.
1．用电压表测量闭合电路电源两端的电压，电压表的示数等于电源电动势吗？ 2．在含有电动机的电路中，能用闭合电路的欧姆定律求电流吗？
3．当外电路的电阻增大时，闭合电路中的电流如何变化？路端电压是增大还是减小？ 1．对闭合电路的欧姆定律的理解 (1)I ＝
E
R ＋r
或E ＝IR ＋Ir ，只适用于外电路为纯电阻电路的情况，对外电路中含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)的电路不适用．
(2)E ＝U 外＋U 内＝U 外＋Ir ，即电源电动势等于内外电路的电压之和．普遍适用于外电路为任意用电器的情况，当外电路断开时，I ＝0，内电压U 内＝Ir ＝0，U 外＝E ，即只有当外电路断开时，电源两端的电压才等于电动势．
(3)将电压表接在电源两极间测得的电压U 外是指路端电压，不是内电路两端的电压，也不是电源电动势，所以U 外 (4)电动势和路端电压虽然是有相同的单位且有时数值也相同，但二者是本质不同的物理量．电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领大小，路端电压反映了外电路中电能转化为其他形式的能的本领大小． 2．闭合电路动态分析的步骤 闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化的问题分析的基本步骤是： (1)明确各部分电路的串并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压． (2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化． (3)根据闭合电路欧姆定律I ＝ E R ＋r 判断电路中总电流如何变化． (4)根据U 内＝Ir ，判断电源的内电压如何变化． (5)根据U 外＝E －U 内，判断电源的外电压(路端电压)如何变化． (6)根据串并联电路的特点判断各部分电路的电流或电压如何变化． 1．在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小)，都将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)． 2．某支路开关断开时，相当于该支路电阻增大，开关闭合时，相当于该支路电阻减小． (2012·雅安高二检测)电动势为E 、内阻为r 的电源与定值电阻R 1、R 2及滑动变阻器R 连接成如图2－4－2所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b 端时，下列说法正确的是( ) A ．电压表和电流表读数都增大 B ．电压表和电流表读数都减小 C ．电压表读数增大，电流表读数减小 D ．电压表读数减小，电流表读数增大 【审题指导】 首先根据滑片的移动情况判断R 连入电路的阻值如何变化，然后判断外电阻如何变化，外电压如何变化，进而分析各部分电压及电流的变化． 【解析】 由电路图可知，滑动变阻器的触头向b 端滑动时，其连入电路的阻值变大，导致整个电路的外电阻R 外增大，由U ＝E R 外＋r R 外＝E 1＋r R 外知路端电压即电压表的读数变大； 而R 1的分压UR 1＝E R 外＋r R 1减小，故R 2两端的电压UR 2＝U －UR 1增大，再据I ＝UR 2 R 2可得通 过R 2的电流即电流表的读数增大，所以A 项正确． 【答案】 A 直流电路的动态分析 1．引起电路特性发生变化主要有三种情况： (1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化； (2)电键的闭合、断开或换向(双掷电键)使电路结构发生变化； (3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化． 2．进行动态分析的常见思路是：由部分电阻变化推断外电路总电阻(R 外)的变化，再由 全电路欧姆定律I总＝E R外＋r 讨论干路电流I总的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况． 3．分析方法 (1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值变化入手，由串并联规律判知R总的变化情况，再由欧姆定律判知I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况． (2)结论法——“并同串反”：“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小． “串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大． (3)特殊值法与极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论． 图2－4－3 1．如图2－4－3所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中() A．电压表与电流表的示数都减小 B．电压表与电流表的示数都增大 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小 D．电压表的示数减小，电流表的示数增大 【解析】当R0滑动端向下滑动时，R0减小，则电路中总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，所以电压表示数减小，又由于R1两端电压增大，R1两端电压减小，故电流表 示数减小，A项正确． 【答案】 A 1．闭合电路的U－I图像与电阻的U－I图像有什么不同？ 2．如何在闭合电路的U－I图像上确定电源的电动势和内电阻？ 1．闭合电路U－I图像的物理意义 反映路端电压U随电流I的变化关系，如图2－4－4所示是一条斜向下的直线． 图2－4－4 2．闭合电路U－I图像的应用 (1)当外电路断路时(即R→∞，I＝0)：纵轴上的截距表示电源的电动势E(E＝U端)； 当外电路短路时(R＝0，U＝0)：横坐标的截距表示电源的短路电流I短＝E/r. (2)图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻． (3)该直线上任意一点与原点连线的斜率：表示该状态时外电阻的大小． (2013·巴中高二检测)电源与电阻R组成串联电路，路端电压U随电流的变化图线及电阻R的U－I图线如图2－4－5所示，求： 图2－4－5 (1)电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压． 【审题指导】审题时应把握以下两点： (1)明确每一条图线的物理意义． (2)明确两条图线上交点的物理意义． 【解析】(1)由图像可知 电源电动势：E＝4 V，短路电流I短＝4 A 所以电源内阻为：r＝E I短 ＝1 Ω. (2)由图像知：电源与电阻串联后的电流为I＝1 A 此时对应路端电压为U＝3 V. 【答案】(1)4 A 1 Ω(2)3 V 路端电压的U－I图像表示的是电源的性质，电阻的U－I图像表示的是导体的性质，只有在两图像的交点上才能把两方面知识结合起来． 2．如图2－4－6所示，a、b为两电源的路端电压U和电路中的电流I的关系图线，则() 图2－4－6 A．a电源电动势等于b电源的电动势 B．a电源的内阻大于b电源的内阻 C．若电流变化相同，a路端电压变化小 D．若路端电压变化相同，a电流变化大 【解析】 由图知与U 轴交点表电动势，故A 对．斜率绝对值表示内阻大小，故B 错．由右图知当ΔI 相同时，ΔU b ＞ΔU a ，故C 正确．若ΔU 相同，则有ΔI b ＜ΔI a ，故D 对． 【答案】 ACD 图2－4－7 如图2－4－7所示的电路中，电源的电动势为E ，内阻忽略不计，R 1、 R 2、R 3、R 4均为定值电阻，C 是电容器，开关S 是断开的，现将开关S 闭合，则在闭合S 后的较长时间内，通过R 4的电荷量是多少？ 【规范解答】 S 断开时，电源与R 1、R 2串联，R 3、R 4和电容器串联后与R 2并联，由于电容器可看做断路，故R 3、R 4上电压为零，电容器上的电压等于R 2的电压，且上极板电势高，带正电． Q 1＝CR 2E R 1＋R 2 S 闭合时，R 1、R 2串联后与R 3并联，R 4和电容器串联后并联在R 1两端，电容器上的电压等于R 1两端的电压，且上极板电势低，带负电．Q 2＝CR 1E R 1＋R 2 闭合S 后的较长时间内，通过R 4的电荷量为Δ Q ＝Q 1＋Q 2＝CR 2E R 1＋R 2＋CR 1E R 1＋R 2＝CE . 【答案】 CE 分析含电容器的直流电路时注意的四点 1．在直流电路中，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，一旦电路达到稳定状态，在电容器处电路看做是断路． 2．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压． 3．当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联用电器两端的电压相等． 4．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电．可以根据正极板电荷变化情况来判断电流方向． 【备课资源】(教师用书独具) 电池组 用电器在额定电压和额定电流下才能正常工作．为了使用电器正常工作，必须配有合适的电源．然而，任何一个电池都有一定的电动势和允许通过的最大电流．为此，必须将若干个电池组成电池组，以适应不同规格用电器的需要．通常都是用相同的电池组成电池组．设每个电池的电动势为E，内阻为r，若将n个电池的正极和负极依次连接起来，便组成了串联电池组．串联电池组的电动势和内阻分别为：E串＝nE，r串＝nr.若将n个电池的正极和正极相连接，负极和负极相连接，便组成了并联电池组．并联电池组的电动势和内阻分 别为：E并＝E，r并＝r n. 1．下列说法中正确的是() A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压 B．电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压 C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别 D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高 【解析】电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量．而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别，所以A选项错，C选项对．当电源开路时，两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小，当电源短路时，R外＝0，这时路端电压为零，所以B正确，D选项错． 【答案】BC 2．下列关于闭合电路的说法中，错误的是() A．电源短路时，电源的内电压等于电动势 B．电源短路时，路端电压为零 C．电源断路时，路端电压最大 D．电路的外电阻增加时，路端电压减小 【解析】根据闭合电路欧姆定律E＝IR＋Ir，当外电路短路时，R＝0，E＝Ir，U＝0，所以A、B正确；当外电路断路时，I＝0，Ir＝0，E＝U外，C正确；电路的外电阻增加时，路端电压应增大，D错误． 【答案】 D 3．(2012·天津高二检测)一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载电阻后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和电阻r为() A．E＝2.4 V，r＝1 Ω B．E＝3 V，r＝2 Ω C ．E ＝2.4 V ，r ＝2 Ω D ． E ＝3 V ，r ＝1 Ω 【解析】 因为电路断开时路端电压为3 V ，所以E ＝3 V 当R ＝8 Ω时，U ＝2.4 V ，所以I ＝U R ＝2.4 8 A ＝0.3 A E ＝U ＋Ir ，所以r ＝2 Ω. 【答案】 B 4．如图2－4－8所示，当R 3的触头向右移动时，电压表V 1和电压表V 2的示数的变化量分别为ΔU 1和ΔU 2(均取绝对值)．则下列说法中正确的是( ) 图2－4－8 A ．ΔU 1>ΔU 2 B ．ΔU 1<ΔU 2 C ．电压表V 1的示数变小 D ．电压表V 2的示数变小 【解析】 当R 3的触头向右移动时，接入电路的电阻减小，电源输出电流增大，电压表V 2的示数变大，电压表V 1的示数变小，选项C 正确，D 错误；设电源内阻为r ，内阻上电压变化量为ΔU r ＝ΔIr ，当R 3的触头向右移动时，U r 增大，U 2增大，U 1减小，所以ΔU 1>ΔU 2，选项A 正确，B 错误． 【答案】 AC 5．如图2－4－9所示的电路中，当S 闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6 V 和0.4 A ．当S 断开时，它们的示数各改变0.1 V 和0.1 A ，求电源的电动势和内阻． 图2－4－9 【解析】 方法一：当S 闭合时，R 1、R 2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir 得E ＝1.6 V ＋0.4r ；当S 断开时，只有R 1接入电路，由闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir 得E ＝(1.6＋0.1)V ＋(0.4－0.1)r ，由上两式得E ＝2 V ，r ＝1 Ω. 方法二：(图像法)画出U －I 图像如图所示，因为图线的斜率r ＝|ΔU ΔI |＝1 Ω，由闭合电 路欧姆定律得E ＝U ＋Ir ＝1.6 V ＋0.4×1 V ＝2 V ，故电源电动势为2 V . 【答案】 E ＝2 V r ＝1 Ω 1．对于不同型号的干电池，下列说法中正确的是( ) A ．1号干电池的电动势大于5号干电池的电动势 B ．1号干电池的容量比5号干电池的容量大 C ．1号干电池的内阻比5号干电池的内阻大 D ．把1号和5号干电池分别连入电路中，若电流I 相同，则它们做功的快慢相同 【解析】 电池的电动势取决于正、负极材料及电解液的化学性质，与体积大小无关，A 错．电池的容量与体积大小有关，B 正确．电池的内阻与体积大小无关，C 错.1号和5号电池电动势相同，电流相同时，做功快慢也相同，D 正确． 【答案】 BD 2．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV ，短路电流为40 mA ，若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压为( ) A ．0.10 V B ．0.20 V C ．0.30 V D ．0.40 V 【解析】 由题意知它的开路电压为800 mV ，可知电源电动势为800 mV ，由题意短路电流为40 mA ，而短路电流I 短＝E r ，可得电源内阻为r ＝20 Ω，该电池板与一阻值为20 Ω 的电阻器连成一闭合电路，内外电阻相等，即路端电压为400 mV ＝0.40 V ，所以D 对． 【答案】 D 3. 图2－4－10 如图2－4－10所示为某一电源的U －I 曲线，由图可知( ) A ．电源电动势为2 V B ．电源内电阻为1 3 Ω C ．电源短路时电流为6 A D ．电路路端电压为1 V 时，电路中电流为5 A 【解析】 在U －I 图知，电源的电动势E ＝2 V ．r ＝|Δ U Δ I |＝1.2 6 Ω＝0.2 Ω.当U ＝1 V 时， I ＝E －U r ＝1 0.2 A ＝5 A 【答案】 AD 图2－4－11 4．如图2－4－11所示电路中，当电阻箱R 由2 Ω改为6 Ω时，电流减小为原来的一半，则电源的内电阻为( ) A ．1 Ω B ．2 Ω C ．3 Ω D ．4Ω 【解析】 设电源电动势为E ，内阻为r 当R ＝2 Ω时的电流为I 则I ＝E 2＋r ① 由题意可知12I ＝E 6＋r ② 联立①②解得r ＝2 Ω，故选项B 正确． 【答案】 B 5. 图2－4－12 (2012·阿坝州高二检测)在图2－4－12所示电路中E 为电源，其电动势E ＝9.0 V ，内阻可忽略不计；AB 为滑动变阻器，其电阻R ＝30 Ω；L 为一小灯泡．其额定电压U ＝6.0 V ，额定功率P ＝1.8 W ；K 为电键．开始时滑动变阻器的触头位于B 端，现在接通电键K ，然后将触头缓慢地向A 端滑动，当到达某一位置C 处时，小灯泡刚好正常发光，则CB 之间的电阻应为( ) A ．10 Ω B ．20 Ω C ．15 Ω D ．5 Ω 【解析】 本题中小灯泡正好正常发光，说明此时小灯泡达到额定电流I 额＝P /U ＝1.8/6.0 A ＝0.3 A ，两端电压达到额定电压U 额＝6.0 V ，而小灯泡和电源、滑动电阻AC 串联，则电阻AC 的电流与小灯泡的电流相等，则 R AC ＝U AC I AC ＝E －U L I AC ＝9.0－6.0 0.3 Ω＝10 Ω，R CB ＝R －R AC ＝(30－10) Ω＝20 Ω，所以B 选项正确． 【答案】 B 6．如图2－4－13所示电路中，4个电阻阻值均为R ，开关S 闭合时，有质量为m 、带电量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间．现断开开关S ，则下列说法正确的是( ) 图2－4－13 A ．小球带负电 B ．断开开关后电容器的带电量减小 C ．断开开关后带电小球向下运动 D ．断开开关后带电小球向上运动 【解析】 由电路图知，电容器的上极板带正电，小球受到向上的电场力而平衡，所以小球带负电，A 正确．当开关S 断开后，电容器两端的电压(即竖直方向电阻的分压)变小，电容器的带电量减小，小球受到的电场力变小，小球将向下运动，B 、C 正确，D 错误． 【答案】 ABC 7．如图2－4－14所示是一实验电路图．在滑动触头由a 端滑向b 端的过程中，下列表述正确的是( ) 图2－4－14 A ．路端电压变小 B ．电流表的示数变大 C ．流过电源的电流变小 D ．电路的总电阻变大 【解析】 当滑片向b 端滑动时，接入电路中的电阻减少，使得总电阻减小，D 错．根据I ＝E R 总，可知总电流在增加，根据闭合电路中的欧姆定律有E ＝Ir ＋U 外，可知路端电压在 减小，A 对，C 错．流过电流表的示数为I ＝U 外 R 3 ，可知电流在减小，B 错． 【答案】 A 8. 图2－4－15 (2011·海南高考)如图2－4－15所示E 为内阻不能忽略的电池，R 1、R 2、R 3为定值电阻，S 0、S 为开关，○V 与?分别为电压表与电流表．初始时S 0与S 均闭合，现将S 断开，则( ) A ．○V 的读数变大，?的读数变小 B ．○V 的读数变大，?的读数变大 C ．○V 的读数变小，?的读数变小 D ．○V 的读数变小，?的读数变大 【解析】S断开时，外电路总电阻增大，总电流减小，故路端电压增大，电压表示数增大，由于R3两端电压增大，故通过R3的电流增大，电流表示数增大，故B正确．【答案】 B 9.(2012·武汉高二检测)如图2－4－16所示电路，闭合开关S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是() 2－4－16 A．电流表坏了或未接好 B．从点a经过灯L1到点b的电路中有断路 C．灯L2的灯丝断了或灯座未接通 D．电流表和灯L1、L2都坏了 【解析】由于闭合开关，两灯不亮，电流表无示数，可以判定电路中某处断路，电压表有示数，所以应是a经L1到b点间有断路，故B正确． 【答案】 B 10. 图2－4－17 法国和德国两名科学家先后独立发现了“巨磁电阻”效应，共同获得2007年诺贝尔物理学奖．所谓“巨磁电阻”效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象．物理兴趣小组的同学从“巨磁电阻”效应联想到一些应用，他们的探究如下：为了儿童安全，布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针，可以先将玩具放置在强磁场中，若其中有断针，则断针被磁化，用磁报警装置可以检测到断针的存在．如图2－4－17所示是磁报警装置一部分电路示意图，其中R B是利用“巨磁电阻”效应而制作的磁敏传感器，它的电阻随断针的出现而减小，a、b接报警器，当传感器R B所在处出现断针时，电流表的电流I、ab两端的电压U将() A．I变大，U变大B．I变小，U变小 C．I变大，U变小D．I变小，U变大 【解析】当R B处出现断针时，R B减小，R总减小，I总 增大，I总r增大，U ab＝E－I总r将减小；由于I总增大，所以R1分压增大，U R1＋U RB＝U ab，可得U RB减小，I R3减小，由I R3＋I＝I总，可得I增大． 【答案】 C 11. 选修3-1 第二章 第一节《电源和电流》教学设计 一教材分析 学生在学习了第一单元的静电场，对电场力做功，电势能的变化已经有了已经有了较深刻的认识，此刻不失时机的引导学生认识恒定电场，是符合学生心里特点。教材首先利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况，然后引导学生分析恒定电场形成的过程，并引出了电源和恒定电流的定义，和物理意义。教师引导学生分析思考，这样更能激发学生的求知欲和学习物理的兴趣。 二教学目标 1、知识与技能：①了解电源的形成过程。②掌握恒定电场和恒定电流的形成过程 2、过程与方法：在理解恒定电流的基础上，会灵活运用公式计算电流的大小。 3、情感与价值观：通过本节对电源、电流的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。 三、教学重点、难点 1、理解电源的形成过程及电流的产生。 2、会灵活运用公式计算电流的大小。 四学情分析 恒定电流是研究电场的又一跨越，学生具备静电场的基础知识是学习恒定电场的基础和保证，学生参与了静电场的学习中，对电场研究有了重要性的一定认识，既充满期待， 但是静电场的电势能，电场力做功，让学生觉得知识有些凌乱，因此，课堂教学中，可以采用教师引导学生分析，学生主动思考，师生共同总结（最好是教师先听学生的总结，再加以点评，这样既能发散学生的思维，调动学生的积极性，活跃课堂气氛，又能减少学生学习物理的恐惧感。 五、教学方法 探究、讲授、讨论、练习 六、课前准备 投影片，多媒体辅助教学设备 七课时：一课时 八、教学过程 （一）、电源 （投影）教材图2.1－1，（如图所示） 的电流？ （投影）教材图2.1－2，（如图所示） 特点呢？ （二）、导线中的电场 （投影）教材图2.1－3，（如图所示） 【说明】图中各部分的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究，如图2.1－4所示。 第二节 化学电源 [目标要求] 1.了解依据原电池原理开发的技术产品——化学电池。2.了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反 应式和电池反应方程式。 一、化学电池化学电池是利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置。 二、常用电池1．一次电池 碱性锌锰电池锌银电池 电池结构负极：Zn 正极：MnO 2电解质溶液：KOH 溶液负极：Zn 正极：Ag 2O 电解质溶液：KOH 溶液 正极2MnO 2＋2e －＋2H 2O===2MnOOH ＋2O H －Ag 2O ＋2e －＋H 2O===2Ag ＋2OH －电极反应负极Zn －2e －＋2OH －===Zn(OH)2Zn ＋2OH －－2e －===Zn(OH)2 总反应式Zn ＋2MnO 2＋2H 2O===2MnOOH ＋Zn(OH)2 Zn ＋Ag 2O ＋H 2O===Zn(OH)2＋2Ag 2.二次电池 铅蓄电池氢氧燃料电池 电池结构负极：Pb 正极：PbO 2电解质溶液：H 2SO 4溶液负极：H 2 正极：O 2 电解质：酸性电解质 正极PbO 2(s)＋SO (aq)＋4H ＋(aq)2－4＋2e －===PbSO 4(s)＋2H 2O(l)O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2O 电极 反应负极Pb(s)＋SO (aq)2－4－2e －===PbSO 4(s) 2H 2－4e －===4H ＋总反应式Pb(s)＋PbO 2(s)＋2H 2SO 4(aq)===2PbSO 4(s)＋2H 2O(l) 2H 2＋O 2===2H 2O 知识点一 化学电池 1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn ＋MnO 2＋H 2O===ZnO ＋Mn(OH)2 下列说法中，错误的是( ) A ．电池工作时，锌失去电子 B ．电池正极的电极反应式为 MnO 2＋2H 2O ＋2e －===Mn(OH)2＋2OH － C ．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D ．外电路中每通过0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少6.5 g 答案 C 解析 本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子，故A 正确；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向移动方向与电流方向相反，故C 错误；由电子守恒知D 项正确；由该电池反应的总反应式和原电池的原理写出正极反应式知B 正确。 高二物理教案二极管和发光二极管 (一)教学目的 (二) (三)1.常识性了解二极管的单向导电特性; (四) (五)2.初步认识二极管的应用; (六) (七)3.常识性了解发光二极管的特点。 (八) (九)(二)实验器材(按学生实验分组情况配置,下面列出的是每组的器材) (十) (十一) 1.课本图15-2的实验 (十二) (十三)2CZ型半导体二极管1只;0.3安2.5伏小灯泡(附小灯座)1副;一号干电池2节(附电池盒);单刀开关1个;连接导线若干。 (十四) (十五) 2.课本图15-4的实验 (十六) (十七)GD55—2型发光二极管1只;200欧滑动变阻器1只;一号干电池(附盒)2节;单刀开关1只;导线若干。 (十八) (十九) 3.课本图15-7的实验 (二十) (二十一)GD55—2型发光二极管2只(红、绿色各1只);玩具电动机1只;100欧定值电阻2只; 一号干电池2节(附电池盒);单刀开关1只;导线若干。 (二十二) (二十三)(三)教学过程 (二十四) (二十五)1.引入新课 (二十六) (二十七)教师举例说明在日常生活中和现代科技中经常遇到的许多自动控制装置,如:自动报警装置、路灯发光和熄灭的自动控制等。这些自动控制装置都是由电子元件组成的。今天,我们就学习常见的有用的电子元件的初步知识。首先学习二极管。 (二十八) (二十九)板书:(第一节二极管和发光二极管) (三十) (三十一)2.进行新课 (三十二) (三十三)(1)二极管的单向导电性 (三十四) (三十五)二极管是半导体二极管的简称,半导体二极管也叫晶体二极管,它由半导体材料构成,是电子技术中最常见的电子元件之一。顾名思义,它有二根引线,一根叫正极,一根叫负极。 第一节 电源和电流 一、教学目标 （一）知识与技能 1．知道什么是电源，电源在电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立. 2．理解有电源的电路中导线的内部电场强度的特点，知道恒定电场与静电场的基本性质相同，在静电场中适用的关系在恒定电场中同样适用． 3．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流 4．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。 （二）过程与方法 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。 （三）情感态度与价值观 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。 二、重点与难点： 重点：电流的概念 难点：从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。 三、教学过程 （一）引入新课 人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？（过渡：这节课就来学习有关电流的知识。） （二）进行新课 教师活动： 为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光？（过渡：要回答这个问题，就要从电源的知识学起。） 1．电源： 先分析课本图2.1-1 说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手） 【问题】如何使电路中有持续电流？ 类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图，水池A 、B 的 水面有一定的高度差，若在A 、B 之间用一细管连起来，则水 在重力的作用下定向运动，从水池A 运动到水池B 。A 、B 之间 的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时 水流。 提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢? 回答：可在A 、B 之间连接一台抽水机，将水池B 中的水抽到水池A 中，这样可保持A 、B 之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。 归纳： 电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）种类有干电池、蓄电池、发电机等。 2．恒定电场： 结合课本图2.1-4分析导线中的电场的分布情况。 第一节电源和电流教案 一、教学目标 （一）知识与技能 1．知道什么是电源，电源在电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．理解有电源的电路中导线的内部电场强度的特点，知道恒定电场与静电场的基本性质相同，在静电场中适用的关系在恒定电场中同样适用． 3．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流 4．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。 （二）过程与方法 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。 （三）情感态度与价值观 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。 二、重点与难点： 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。 三、教学过程 （一）引入新课 人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？（过渡：这节课就来学习有关电流的知识。） （二）进行新课 教师活动：为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光？（过渡：要回答这个问题，就要从电源的知识学起。） 1．电源： 先分析课本图2.1-1 说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手） 【问题】如何使电路中有持续电流？ 类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。 A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。图 2-1 B池 提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢? 回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。 归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）种类有干电池、蓄电池、发电机等。 《电流和电源》教学设计 一、教材分析 本节教材内容有初中所学知识和高中所学静电场知识铺垫，开篇引入承接前一章所教静电场相关内容。教材首先利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况，然后引导学生分析恒定电场形成的过程，并引出了电源和恒定电流的定义和物理意义。教师引导学生分析思考，这样更能激发学生的求知欲和学习物理的兴趣。 二、学情分析 恒定电流是研究电场的又一跨越，学生具备静电场的基础知识是学习恒定电场的基础和保证，学生参与了静电场的学习中，对电场研究有了重要性的一定认识，既充满期待， 但是静电场的电势能，电场力做功，让学生觉得知识有些凌乱，因此，课堂教学中，可以采用教师引导学生分析，学生主动思考，师生共同总结。 三、教学目标 （一）知识与技能 1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立 2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量——电流 3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。 （二）过程与方法 通过类比和分析使学生对电源的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。（三）情感态度与价值观 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。 四、教学重难点 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。 五、教学过程 1．电源： 先分析课本图，说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手） 【问题】如何使电路中有持续电流？（让学生回答—电源） 类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池A、 B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一根细管连起来，则水 在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。A、B之间的高 度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。 教师提问：怎么样才能使水管中有源源不断的电流呢? 让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B 中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置） 2．导线中的电场：（简单提一下） 课时分层作业(三) (时间：40分钟分值：100分) [基础达标练] 一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分) 1．关于电场强度，下列说法正确的是() A．在以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度都相同 B．正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大 C．若放入正电荷时，电场中某点的电场强度方向向右，则放入负电荷时，该点的电场强度方向仍向右 D．电荷所受到的静电力很大，说明该点的电场强度很大 C[电场强度是矢量，在以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度的大小是相同的，但是方向不同，所以不能说电场强度相同，选项A错误；判 定场强大小的方法是在该处放置一试探电荷，根据E＝F q 来比较，与产生电场的场源电荷的正负没有关系，选项B错误；电场强度的方向与试探电荷无关，选项C 正确；虽然电场强度的大小可以用E＝F q 来计算，但E＝F q 并不是电场强度的决定 式，电场中某点的电场强度大小是一个定值，与所放入的试探电荷及电荷的受力情况无关，选项D错误。] 2．(多选)如图所示是某电场区域的电场线分布，A、B、C是 电场中的三个点，下列说法正确的是() A．A点的电场强度最小 B．B点的电场强度最小 C．把一个正点电荷分别放在这三点时，其中放在B点时受到的静电力最大D．把一个负点电荷放在A点时，所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致 AC[电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，A正确，B 错误；B点的电场强度最大，由F＝qE知，C正确；负电荷受力方向与电场强度的方向相反，D错误。] 3．电场中有一点P，下列说法正确的是() A．若放在P点的电荷的电荷量减半，则P点场强减半 B．若P点没有试探电荷，则P点的场强为零 C．P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的电场力越大 D．P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 C[电场强度是由电场本身决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关，选项A、B错误。电荷量一定时，由F＝Eq可知，场强越大，所受的电场力越大，C正确。若试探电荷是正电荷，它的受力方向就是该点的场强方向，若试探电荷是负电荷，它的受力方向的反方向是该点场强的方向，D 错误。] 4．一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的。关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)() A B C D D[电荷做曲线运动，电场力与速度方向不在同一直线上，应指向轨迹弯曲 第一个教学设计 2009 年 10 月 30 日星期五第 5 节课 课题：电流和电源 教学目的： 知识与技能 1. 了解电流的概念，掌握其定义式，知道方向是如何规定的； 2. 了解电源的发明对我们生活产生的巨大影响； 3. 了解电动势的概念和单位，以及电池电动势的大小。过程与方法 通过图片的展示和生活的引证，加强学生对电流和电源的感性认识。情感态度与价值观 通过对电流、电源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。 教学要求： 教学重点： 1.掌握电流的定义式； 2.知道电源的电动势和电压的区别和联系。（难点） 教学方法：讲解和提问相结合 教学参考书：教材（人教版高中选修 1-1） 教具：多媒体设备 其它教学准备：准备课件，并与其他老师共同讨论相关知识 教学过程：一、历史导入： 在 18 世纪末，大多数物理学家仍停留在静电现象（上一节课内容）的火热研究上，然而 有一位意大利医学教授伽伐尼，在试图用两种金属分别接触蛙腿的筋腱和肌肉，当他让两 种金属的另一端相碰时，发现蛙腿竟奇迹般的发生了抽动，他称此现象为动物电现象（同 时给学生展示蛙腿实验的图片）。出乎意料的是他的这一发现竟给后来电磁科学的发展带 来了重大的影响。 那么“动物电”（或者说蛙腿产生电流）是不是电流产生的本质呢？（提问一）要点： 其实啊，当时大多数的科学家都这么认为。但伏打在经过对蛙腿的长期实验后发现，产 生电流的关键是两种不同金属的连接，青蛙肌肉只是起了检验的作用。 （在课件上列出两们科学家的不同的观点） 二、新课教学： A1.什么是电流呢？首先来介绍一下电流的概念： 电荷的定向移动形成电流 A2. 电流的产生需不需要条件呢？请同学们看课本上的图，然后回答电流产生的条件： （提问二）要点：（导体）两端有电压，我们称它为电流形成的外因； 还有一个条件是，（导体）内部有自由电荷，我们称它为电流形成的内因。 A3. 在物理学上，我们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。那么电子定向移动的方向 是什么方向呢，为什么？（提问三） 要点：反方向，因为电子带负电。 A4. 下面为了方便计算，我们引入一个符号I 。 对于符号I ，有以下几点说明：（讲解） 首先，电流I 是用来描述电流强弱的物理量，其大小等于通过导线横截面的电 荷量与所用时间的比值，即1 Q/t。对于这个定义式，它是本节的一个重点, 《电流和电路》复习辅导教案 【复习目标】 1、知道摩擦起电现象，知道两种电荷及它们之间的相互作用。知道电量及单位。 2、常识性了解原子结构，理解摩擦起电原因。会区分导体和绝缘体。 3、知识电流是如何形成的及电流方向的规定。知道电路各组成部分的基本作用和常用电路元件的符号。知道什么是通路、开路和短路。 4、知道什么是串联电路和并联电路。会联接简单的串、并联电路。会画简单的串、并联电路图。 5、会用电流表测电流。知道串联电路和并联电路的电流的特点 【知识梳理】 知识点一：电荷 1、用丝绸摩擦过的玻璃棒带电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带电。这是因为在摩擦时丝绸电子，玻璃棒电子；毛皮电子，橡胶棒电子。摩擦起电的实质是：。 2、同种电荷相互；异种电荷相互。 3、电荷的多少叫作，简称电荷，符号是Q，单位是。 4、验电器的原理：。 5、导体：的物体，原因：。绝缘体：。 【课内探究】 1、有A、B、C、D四个带电体，若A与B吸引，B与C排斥，A和D排斥，而D与丝绸摩擦过的玻璃棒相互吸引，则四个带电体的带电情况是： A带，B带，C带，D带。 知识点二：电路 在连接电路时，如发现有连接错误，不少同学习惯于将电路全部拆散，重新连接．其实，有时只要思考一下，拆除或改接某些导线就能解决问题。现在考考你，如图是某同学连接的电路：（1）如果合上开关，将出现_______现象（选填“断路”或“短路”）．除了两只灯都不亮以外，还会造成____ ___ 的不良后果。（2）对于这个电路，只须拆除一根导线，就能成为两灯串联的正确电路。请在要拆除的那根线上打上“×”号。 【反馈提升】 1、如图所示电路中，当________闭合时，L1、L2 并联；当________闭合时，电路会发生短路，损坏电源。 2.下列与实物图一致的电路图是（） 知识点三：串并联电路 开关作用控制______电路______中的开关控制整个电路；支路中的开关控制所在支路 电流电流处处______总电流等于各支路电流________ 实例开关和用电器家庭中各种电器之间 1、画出测量b点电流的电路图，并标明仪表的“＋”、“－”接线柱。 2、按下边的电路图连接实物。 【方法总结】 【反馈提升】1、图中，一节电池一个开关、两盏灯L1和L2要组成并联电路，还应再连接 _____ 和_____ 两根线就可以了。 知识点四：电流 形成电荷的________移动形成电流，用符号I 表示 单位____(符号：____)；1 A＝____mA，1 mA＝____μA 方向 ①________定向移动的方向规定为电流方向； ②电路闭合时，在电源的外部，电流的方向是从电源____极经过用电器流向____极 测 量 工 具 符号__________ 量程0～0.6 A0～3 A选择量程 时，要进行 试触 分度值______________ 类型串联电路并联电路 定义元件________ 连接的电路元件______连接的电路 特征 电路中只有______电流路径，一处断开，所有用电 器都停止工作 电路中的电流路径至少有，各支 路中的元件独立工作，互不影响 B A C D D a b c a L1 S L1 L2 S1 S2 课时作业(十八) [学业水平层次（A）] 1．某同学在超市看到一种电池外壳的纸层包装，印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是() A．该电池不是可充电干电池 B．该电池用过之后不可以随意丢弃，要集中回收处理 C．该电池含有重金属元素 D．该电池工作时，外电路中每通过0.2 mol e－，锌的质量理论上减少3.25 g 【解析】电池工作时，锌失去电子，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，外电路每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上应减少6.5 g，所以D 项错误。 【答案】 D 2．微型锂碘电池可用于植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I－。下列有关说法正确的是() A．正极反应：2Li－2e－===2Li＋ B．负极反应：I2＋2e－===2I－ C．总反应是：2Li＋I2===2LiI D．金属锂作正极 【解析】该电池中Li的活泼性强，作负极，其反应为：2Li－2e－===2Li＋，B、D均错；正极反应为：I2＋2e－===2I－，A错；总反应为2Li＋I2===2LiI，C正确。 【答案】 C 3．美国一个海军航空站曾安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600 ℃～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为：2H2＋O2===2H2O，负极反应为：2H2＋2CO2－3－4e－===2H2O＋2CO2，则下列推断中正确的是() A．正极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．该电池的电极没有参加反应 C．电池供应1 mol水蒸气，转移的电子数为4 mol D．O2从正极通入，发生氧化反应 【解析】由总反应式减去负极反应式得正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，A项错。燃料电池电极本身不参加反应，B项正确。由总反应式知，电池供应1 mol水蒸气，转移的电子数为2 mol，C 项错。该电池为氢氧燃料电池，负极是H2，发生氧化反应，正极是O2，发生还原反应，D项错。 【答案】 B 4．如图是甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。该电池负极 第一章 电场基本知识点总结 （一）电荷间的相互作用 1．电荷间有相互作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引，两电荷间的相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。 2．库仑定律：在真空中两个点电荷间的作用力大小为F= kQ1Q2/r2， 静电力常量k=9.0×109N ·m2/C2。 （二）电场强度 1．定义式：E=F/q ，该式适用于任何电场. E 与 F 、q 无关只取决于电场本身，与密度ρ类似，密度ρ定义为V m =ρ ，而ρ与m 和V 均无关，只与物质本身的性质有关． （1）场强E 与电场线的关系：电场线越密的地方表示场强越大，电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的方向与场强E 的大小无直接关系。 （2）场强的合成：场强E 是矢量，求合场强时应遵守矢量合成的平行四边形法则。 （3）电场力：F=qE ，F 与q 、E 都有关。 2．决定式 （1）E=kQ/ r2，仅适用于在真空中点电荷Q 形成的电场，E 的大小与Q 成正比， 与r2成反比。 （2）E=U/d ，仅适用于匀强电场。 d 是沿场强方向的距离，或初末两个位置等势面 间的距离。 3.电场强度是矢量，其大小等于F 与q 的比值，反映电场的强弱； 其方向规定为正电荷受力的方向． 4. 电场强度的叠加是矢量的叠加 空间中若存在着几个电荷，它们在P 点都激发电场，则P 点的电场为这几个电荷单独 在P 点产生电场的场强的矢量合． （三）电势能 1．电场力做功的特点：电场力对移动电荷做功与路径无关，只与始末位的电势差有关，Wab=qUab 2．判断电势能变化的方法 （1）根据电场力做功的正负来判断，不管正负电荷，电场力对电荷做正功，该电荷的 电势能一定减少；电场力对电荷做负功，该电荷的电势能一定增加。 （2）根据电势的定义式U=ε/q 来确定。 （3）利用W=q(Ua-Ub)来确定电势的高低 （四）电势与电势差 1.电场中两点间的电势差公式（两个）：U AB =W AB /q ;U AB = 2、电场中某点的电势公式： =W A ∞/q = E A （电势能）/ q （五）静电平衡 把金属导体放入电场中时，导体中的电荷重新分布，当感应电荷产生的附加电场E '与原场强E0叠加后合场强E 为零时，即E= E0 +E '=0，金属中的自由电子停止定向移B A ??-A ?A ? 人教版选修3-1 第二章恒定电流 §2.1电源和电流 一、教学目标 1.知识与技能 （1）了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。 （2）理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流。 （3）从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。 2.过程与方法 （1）运用类比方法，利用抽水机类比电源，帮助学生理解电源的作用。 （2）初步体会动态平衡的思想。 （3）学习利用数学推导的探究方法，经历金属内自由电子定向移动速率的推导过程，帮助学生从微观角度理解电流。 3．情感态度与价值观 根据学生刚学过的电场知识入手，分析、讨论问题，有效地将“场”和“路”的知识相联系，有利于培养学生不断运用学到的知识分析、解决实际问题的意识和能力。 二、重点与难点 1.重点 （1）理解电源的作用；电流的形成过程。 （2）恒定电场的概念；恒定电流的概念。 （3）电流的定义、方向；电流的微观表达式。 2.难点 （1）利用动态平衡来理解恒定电场的概念 （2）电流的微观表达式 三、教学方法和教学辅助工具 1.教学方法 本节内容重在理论分析和推导，内容较抽象；并且是电场知识在电路中的运用，所以本节的教学方法采用理论分析、类比、数学建模、推导等方法。本节内容不适合采用实验探究方法，故教学过程中没有演示实验和学生分组实验。 2.辅助工具 多媒体课件，导学学案 四、教学流程图 五、教学过程 1．引入： 观察图片：闪电和手电筒发光。 问题：产生持续电流的条件是什么？ 学生：因为有电源！ 问题1：电源怎么产生持续电流？ 2.分析金属导体中电流的产生过程 导体中电子的热运动不能产生电流。 形成电流的条件是：导体两端有电势差（电压） 3.电源的作用 短暂的电势差（电压）只会产生瞬时电流。 用抽水机类比电源：电源在其内部源源不断地把自由电子从正极搬到负极；保持导体两端的电势差，使电路中保持持续的电流。 问题2：导线有电流时的电场是什么样的？ 4.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电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充（形成导线内电荷量的动态平衡），所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。这就称为恒定电场。 问题3：恒定电场形成什么样的电流？ §2.1 电源与电流教学设计 【教学目标】 一、知识与技能 1.知道什么是电源，电源在电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立； 2.理解有源电路中导线内部电场强度的特点，知道恒定电场与静电场的基本性质相同，在 静电场中适用的关系在恒定电场中同样适用； 3.知道恒定电流的概念和描述恒定电流强弱的物理量——电流强度； 4.从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。 二、过程与方法 通过对比与分析使学生对电源的概念、导线中的电场和恒定电流加深理解。 三、情感态度价值观 通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。 【教学重点与难点】 1.重点：理解电源的形成过程及电流的产生 2.难点：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 【课时计划】1课时 【教学过程】（一）新课引入 现代家庭离不开电．电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律？产生哪些效应？怎样才能做到安全用电和节约用电？……这一章我们就来探究恒定电流的基本规律．雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但持续极短的时间，而手电筒的小灯泡却能持续发光．这是为什么？ 学生活动：请学生自行阅读课本，思考以下问题： 1.要在导体中产生电流，需要什么条件？要产生持续的电流又需要什么条件？ 2.电源在电路中起什么作用？3 3.电荷在电路是如何移动的？ 4.什么是恒定电场？如何理解“稳定分布的电荷”？ 5.请你总结恒定电流是怎样形成的？ 6.回忆初中学过的知识，电流强度是如何定义的？它的方向是怎么确定的？ （二）新课教学 1．电源 如课本图，分别带正、负电荷的A、B两个导体球，它们的周围存在电场。如果用一条导线R将它们连接起来，分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化？最后，A、 B两个导体球会达到什么状态？R中出现了怎样的电流？ 学生活动：在教师的引导下，分析A、B周围的电场、A、B 之间的电势差的变化情况。认识到，最终A、B两个导体球会达到 静电平衡状态。理解导线R中的电流只能是瞬时的。 类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池A、 B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则 水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。A、B之 间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时 水流。 教师提问：怎样才能使水管中有源源不断的水流呢? 1.3电场强度选能力课时针对练习 1．在电场中的某点放一个检验电荷，其电荷量为q ，受到的电场力为F ，则该点的 电场强度为E ＝F q ，下列说法正确的是( ) A ．若移去检验电荷，则该点的电场强度为0 B ．若检验电荷的电荷量变为4q ，则该点的场强变为4E C ．若放置到该点的检验电荷变为－2q ，则场中该点的场强大小不变，但方向相反 D ．若放置到该点的检验电荷变为－2q ，则场中该点的场强大小、方向均不变 2．下列各电场中，A 、B 两点电场强度相同的是( ) 3（多选） 如图所示，半径为R 的硬橡胶圆环上带有均匀分布的负电荷，总电荷量为Q ，若在圆环上切去一小段l (l 远小于R )，则圆心O 处的电场( ) A ．方向从O 指向A B B ．方向从AB 指向O C ．场强大小为klQ R2 D ．场强大小为klQ 2πR3 4.直角坐标系xOy 中，M 、N 两点位于x 轴上，G 、H 两点坐标如图．M 、N 两点各固定一负点电荷，一电量为Q 的正点电荷置于O 点时，G 点处的电场强度恰好为零．静电力常 量用k 表示．若将该正点电荷移到G 点，则H 点处场强的大小和方向分别为( ) A.3kQ 4a2 ，沿y 轴正向 B.3kQ 4a2 ，沿y 轴负向 C.5kQ 4a2 ，沿y轴正向 D.5kQ 4a2 ，沿y轴负向 5 .A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其v -t图像如图所示。则此电场的电场线分布可能是选项中的( ) 6.如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是( ) A．先变大后变小，方向水平向左 B．先变大后变小，方向水平向右 C．先变小后变大，方向水平向左 D．先变小后变大，方向水平向右 7．如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则( )． A．a一定带正电，b一定带负电 B．a的速度将减小，b的速度将增加 C．a的加速度将减小，b的加速度将增加 D．两个粒子的动能，一个增加一个减小 8．[多选]如图甲所示，真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m。在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图乙中直线a、b所示。下列说法正确的是( ) 电流与电路教学设计 以下是关于电流与电路教学设计，希望内容对您有帮助，感谢您得阅读。 “电流和电路”教学设计河北省鹿泉市上庄镇中学任聚恩一、设计思想 新的物理课程标准提出了新的教学理念: 1.“从生活走向物理,从物理走向社会”,即力求贴近学生生活,激发学生的学习兴趣,通过探索物理现象,揭示其中的物理规律。 2.强调认知过程对学生发展的必要性和重要性。 3.“注重科学探究,提倡教学方式多样化”,即以物理知识和技能为载体,让学生经历科学探究过程,学习科学探究的方法,培养学生的探究精神、实践能力以及创新意识,改革以书本为主、实验为辅的传统教学模式,鼓励将现代信息技术、多媒体技术应用于物理教学中。 为了体现这些新的理念,“电流和电路”一节的设计思想是,通过创设问题情境,激发学生探究的积极性,扩展学生对自己学习的责任感。通过让学生亲自动手实验,营造民主、和谐、合作的探究氛围,给学生的主动探索、自主学习和提高能力留有充足的空间。通过使用多媒体技术,帮助学生对电流的形成 · 和电流方向等抽象知识的学习,优化课堂教学,提高教学效率和质量。 二、教学器材 1.电教器材:计算机,投影仪,教学课件。 2.实验器材:两节电池组成的电源,开关,小灯泡,小电动机,小门铃,导线,铅笔,橡皮,金属钢笔帽,塑料笔杆,硬币。(以上器材均为两人一套) 三、过程设计 教学内容 教学方法和手段 教师活动 学生活动 设计说明 引入课题 设问讨论 问题:(1)世界上如果没有了电,会是什么样子? (2)你想知道有关电的哪方面的知识? 筛选本节学习内容,告诉学生其他电的知识,以后将逐步学到。 展开联想,积极讨论回答问题。 根据自己的兴趣需要提出自己想要知道的电学知识。 · 怎样认识和测量电流教 学设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998 <<怎样认识和测量电流》教学设计 黄贤永【安徽省舒城县文翁中学】提供 一、教学目标 （一）知识与技能 1．认识电流的大小，知道电流的单位、符号及单位换算，了解生活中常见的一些用电器的工作电流。 2．知道电流表的用途和符号，知道正确使用电流表的规则，并会将电流表正确地接入电路，画出相应的电路图。 3．能认识电流表的量程，记住并理解电流表的使用方法及读数方法。 （二）过程与方法 通过学生实验使学生掌握电流表的使用方法，培养学生使用电学仪器的技能和良好习惯。 （三）情感态度价值观 培养学生的动手能力及合作能力，使学生逐步形成严谨的科学态度与协作精神。 二、教学重难点 本节主要的知识由两部分组成：电流的强弱，即电流的大小；以及学会使用电流表测量电流的大小。电流表是电学实验的重要仪器，学会用电流表测量电流的大小是电学中最基本的技能之一，因而本节是本章的重点，也是电学的基础。由于电流看不见摸不着，认识它有一定难度，通过学习需要让学生认识到用电器的工作依靠的是电流经过用电器，且用电器的工作状态与电流的大小有关。电流表是学生接 触到的第一个电学测量工具，由于它有三个接线柱，刻度分上下两排，所以学生刚接触到时也会觉得有困难。 教学重点：认识电流的大小以及正确使用电流表。 教学难点：在画电路图时和连接实物电路中正确接入电流表。 三、教学策略 电流在前面两节学习时已有所涉及，但比较抽象，因为它看不见、摸不着，学生难以理解，教师可用学生已有的生活经验类比，将水轮机的工作过程和用电器工作的过程做对比，找到相似之处，发现水轮机工作时需要让水流过水轮机，类比到用电器工作时需要让电流经过用电器。想要让水轮机转的快些就要让水流大一点，类比到用电器灯泡要亮点就需要让流经的电流大一点。如此，学生就将看不见摸不着的电流用水流做类比，就非常清晰明了容易掌握。电流表的结构简单介绍一下，学生通过自学课本有关电流表的说明书，提醒学生所有的测量工具的学习使用都要关注两个问题：一是找零刻度线即调零，二是关注该如何读数，包括关注其量程和分度值。另外电流表使用时要注意连接：与待测用电器串联，电流由“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出，且不能与电源直接相连，也不能与用电器并联。学生自学完，教师再逐条的讲解注意事项，再用一些有关电流表使用和读数的题目进行强化训练，以达到掌握这一技能的目的。 四、教学准备 电源、小灯泡一个、开关一个、导线若干、电流表一只、多媒体课件。 五、教学过程 15.2电流和电路 一、教学目标 1、知识与技能 （1）初步认识电流，电路和电路图。 （2）知道电源和用电器。 （3）从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。 2、过程与方法 （1）经历简单的电路连接，观察实验现象，得出学科知识。 （2）连接电路，认识电路和电流，体会“从生活走向物理”的科学探究方法。 3、情感态度与价值观 （1）感受物理学习经历的循序渐进、不断提升的过程。经历实验、类比等方法分析问题，体会科学方法、锻炼探究能力。 （2）用符号表示电路中的元件，绘制简单的电路图，领悟物理学科知识的美。 二、重点与难点 1、教学重点：知道电流和电路，会画简单的电路图。 2、教学难点：电流的形成和方向。 三、教学用具准备 1、教具：多媒体设备、课件、电池、小灯泡、开关、导线、小电风扇； 2、学具：（2人一组）电池，小灯泡、开关、导线、二极管、小电风扇。 四、教学过程设计 1、创设情境，引入新课 课件展示：夜景图片。 分析：通过夜景图片唤起学生对本节课内容学习的积极情感，通过师生交流逐步引入关于电的课题《电流和电路》。 2、活动探究，新课教学 （1）活动1 让小灯泡亮起来 ①教师出示一只小灯泡，提出问题：“你们能使小灯泡亮起来吗？” 分析：连接电路是学生要掌握的基本技能，初二学生的心理特点可能会让学生在直接体验中被一些有趣的现象所吸引，而忘记了探究的目的和对象，不深入思考问题的本质，这是探究成功的最大阻力。因此，通过小组比赛的活动调动学生的活跃思维是探究成功的保证。 ②学生动手连接电路，小组互相合作。 分析：学生亲身体验，感受实验带来的乐趣。同时及时对学生实验进行评估，有效的评估是实验的重要环节，不仅让学生顺利形成知识，更有利于培养学生的实验能力和良好的实验习惯。在实验过程中提倡那些先让灯亮起来的小组帮助灯没亮起来的小组，体现了合作、互助的精神。 （学生连接可能有不同的方案，如果有，针对学生的生成，组织学生交流讨论。） ③以学生连接的电路为例，引导学生得出电路的组成和各元件 的作用。 分析：电路元件学生有充分的感性认识，电路元件的作用学生 也有一定的体验，因此本节内容稍作引导学生能自主掌握。 ④引导学生思考建立电流的概念。 分析：电流的概念非常抽象，对于初中生只要了解“电荷的定 向移动形成电流”即可。先提出问题：“闭合开关，灯泡亮了，为什么？”激发学生对产生实验现象的原因进行思考；再通过动画和讲解帮助学生建立电流形成的模型，以便理解电流的概念。 （2）活动2 让LED灯亮起来 ①认识LED灯。 分析：LED灯是现代生活中常用的发光元件，设计LED灯活动，体现了“从生活走向物理”的学科理念。 ②用LED灯代替小灯泡连入电路，引导学生理解电流是有方向的。 分析：学生连接后闭合开关观察LED灯是否发光，将LED灯接线柱对调重新接入电路观察灯是否发光。通过现象的对比引发学生的认知冲突，进而思考产生这种现象的原因。通过教师的点拨，让学生认识到电流是有方向的。 （3）活动3 画电路 《电流和电路》教学设计 杨柳中心学校 一、教学目标 （一）知识与技能 1．知道电流的形成条件，知道电流方向的规定。 2．通过实验体会电路的组成，从能量的角度认识各部分的作用。 3．知道常用的电路元件符号，能画简单的电路图，能连接简单的电路。 4．能够识别通路、断路和短路，知道短路的危害。 （二）过程与方法 通过具体电路的连接，让学生初步了解电路的组成。认识简单的电路中的各元件的作用。通过学习画电路图，了解用简单的符号代替实物的方法。 （三）情感、态度与价值观 1．通过观察，搜集生活中的简单电路和电路元件，让学生体验物理源于生活，用于生活，乐于观察和探索生活中物理学道理。在学习电路连接、画电路图等基本技能的实践活动中培养竞争意识、合作精神、安全操作意识。 2．通过连接电路，激发学习兴趣，体验解决物理问题的喜悦。 二、教学重难点 本节内容是本章的重点教学内容。在本节课中，学生们是第一次 接触到电路元件，第一次学习连接电路，第一次学习画电路，同时还学习了初中电学中很重要的一个电学物理量──电流。完成本节课的学习后，学生能否学会识别电路、连接电路、会画电路图等，都将直接影响到后续的电学知识的学习。所以本节课的教学重点应放在让学生认识简单电路，能亲自动手连接简单电路，会画简单的电路图上，并在学习电学的一开始就让学生养成良好的电学实验习惯和良好的电路作图的习惯。并通过学生的实际实验，认识并区分电路的三个状态。当然识别电源短路和用电器短路是本节课的难点。在科学探究能力方面，重点是经历从实验中归纳结论的过程，形成安全操作的初步意识。 三、教学策略 新课程标准体现重兴趣培养、重过程探究、重思维训练、重知识应用的思想。为实现这一理念，突破本节重难点，达成本节学习目标，可以通过设计问题情境，激发探究的积极性和学生对学习的责任感，调动学生参与的热情。通过学生动手实验，营造民主、和谐、合作的探究氛围，给学生的主动探索、自主学习和提高能力留有充足的空间。通过使用多媒体技术，辅助学生对电流的形成和电流方向等抽象知识的学习，优化课堂教学过程，提高教学效率和质量。因为本节课所学的知识的重要性和后续性，所以要突出教学的重难点，就应该让学生多动手，多实验，多画图，多识图。无论是在课堂上还是在课后，都要给学生创造机会和提供条件，让学生在实践中将知识和能力逐渐内化。高中物理选修3教案《电源和电流》
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