人教版 高二物理 选修3-1：2.1电源和电流 导学案设计(无答案)

第一节《电源和电流》学习目标：1、通过观察对比实验知道电流的形成条件.2、组织合作学习知道恒定电场的形成和恒定电流的形成.3、通过类比水流量、人流量等进行讨论，理解电流强度的定义.4、组织合作学习推导电流的微观表达式。

5、通过应用体验发现电流的传导速度和电荷定向移动的速度是不同的。

自主学习：1、分别带正、负电荷的A、B两个物体，若用导线R连接，导线R中可能存在一个_______ 电流，若要保持持续的电流，A、B间需维持着一定的__________.能使A、B间维持一定的电压的装置叫_________.2、达到稳定状态时，导线内的电场是由__________、__________等电路元件所积累的电荷共同形成的，电荷的分布是____________________的，电场的分布也是________________的且导线内的电场线保持和导线_______________________.3、由稳定分布的________________所产生的稳定的_________________，称为恒定电场。

4、我们把_____________________都不随时间变化的电流称为恒定电流。

5、I表示电流、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，它们间的关系是___________. 课前导学：1、以下说法正确的是：（）A、只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续的电流.B、金属导体内的持续电流是由自由电子在导体内的电场的作用下形成的.C、电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动的速率.D、在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了.2、关于电源的作用，下列说法中正确的是（）A、电源的作用是能为电路提供自由电荷.B、电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续电流.C、电源的作用是能直接释放电能.D、电源的作用就是使自由电荷运动起来.3、在一次闪电形成过程中，流动的电荷量大约是300C，持续的时间大约是0.005秒，那么所形成的平均电流强度为多大？这些电荷如果以0.5A的电流强度流过灯泡，则可供灯泡照明多长时间？课堂互动：雷鸣电闪时强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但它们只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么？活动一：问题1、产生电流的条件是什么？问题2：当导体两端的电压恒定时，导体中产生什么样的电场？问题3：本实验中为何没有能够形成持续电流？怎样才能形成持续电流呢？活动二：理解电流强度的定义问题4：电流这个物理现象既有方向也有强弱，怎样描述电流的强弱程度？问题5：电流强度定义式中的q怎么理解？应用中怎么进行计算？例题1、一段横截面积为0.5m2的导体材料中，每秒钟有0.2C的正电荷和0.3C的负电荷相向运动，则电流大小为：（）A、0.2AB、0.3AC、0.5AD、104A问题6：电流强度是矢量还是标量？活动三：理论探究电流的微观表达式例2、关于恒定电场和恒定电流，以下说法中正确的是（）A、恒定电场就是任何位置的电场强度都不随时间改变的电场.B、恒定电场就是任何位置的电场强度的大小和方向都相等的电场.C、恒定电流已经大小和方向总是不变的电流.D、恒定电流就是大小和方向处处相等的电流.例3、假设金属导体的横截面积为S，导体中每单位体积的自由电子数为n，每个自由电子的电荷量为e，自由电子定向移动的平均速度为v，那么⑴请你写出在时间内通过该横截面的电荷量q的表达式；⑵写出通过该导体的电流I的表达式。

2.1电源和电流教学案 编号11【学习目标】1．明确电源在直流电路中的作用，了解导线中的恒定电场的建立2．知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流的概念（重点） 3．理解电流形成的微观实质并学会推导电流的微观表达式（难点）学习过程一、认识电源1.如图所示，Ａ、Ｂ为带等量异种电荷的导体球，如果用一导线将其连接，请分析会出现什么现象。

原因是什么？这种现象能一直持续下去吗？最后的结果怎样？2.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R 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。

类比：电源——抽水机电源的正极——水池A电源的负极——水池B提问：怎样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。

3.我们把图中P 称为______。

它的作用就是将自由电子从 搬迁到 ，从而使A 、B 两端保持一定的 ，使电路中有 电流。

二、恒定电场分析导线中的电场形成：导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。

其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。

此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。

因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。

姓名： 班级：恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。

注意： 1、导线内的电场是由 和 等电路元件积累电荷共同产生的结果。

2.1 电源和电流一、内容及解析（一）内容：电流的概念，电流大小的计算式及其电流的决定式.（二）解析：本节课的主要内容是关于电流的概念及电流大小的计算，其核心是电流大小的计算。

理解它关键就是要理解电流的决定式。

上一节主要介绍电势差与电场强度的关系。

本节计划用一课时。

教学的重点是对公式，并推广至环形电流。

1. 恒定电流在本章中起到一个承上启下的作用，特别恒定电流在电能焦耳热及闭合电路中具有引导作用。

2.本节首先要介绍的是电流的概念，之前学生没有了解，可以就用粒子流简单解释；让学生有一个初步认识。

二、教学目标及解析（一）目标：（1）知道电流的概念；（2）了解电流大小的计算式及其电流的决定式.（二）解析：本节重点是理解电流的概念及电流的计算式和电流的决定式，采用控制变量法，类比法。

难点是电流微观表达式的分析三、问题诊断及分析问题：决定电流微观表达式的那些因素从哪儿去找？方法分析：控制变量法①导体中单位时间内能够通过截面C的自由电荷分布导体中单位时间内能够通过截面C的自由电荷分布在以截面C为底，速率v为长的导体中。

②单位时间内能够通过截面C的自由电荷数N＝nV＝nvS③单位时间内能够通过截面C的电荷量Q＝Nq＝nqvS④电流的微观表达式I＝Qt＝nqvS四、教学支持条件分析五．教学过程创设情景，实例引入：1、电流(1)概念：电荷的定向移动形成电流。

(2)产生电流的条件①内因：要有能够自由移动的电荷──自由电荷。

②外因：导体两端存在电压──在导体内建立电场。

干电池、蓄电池、发电机等都是电源，它们的作用是提供并保持导体的两端的电压，使导体中有持续的电流。

(3)电流的方向：正电荷的定向移动方向为电流方向。

总结：在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。

在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。

(4)电流①定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。

第二章恒定电流第1节电源和电流【学习目标】1.了解电流的形成条件，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、方向的确定，会用公式q＝It分析相关问题.3.从微观的角度表示电流的大小．【使用说明与学法指导】1．依据课标要求及学习目标，15分钟认真研读课本并完成预习案，20分钟完成探究案。

2．将你预习中的疑问填在“我的疑问”，准备在课堂上组内讨论.【预习案】一、电源[导学探究]有A、B两个导体，分别带正、负电荷．如果在它们之间连接一条导线R，如图1所示，导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快就消失．怎样使A、B导体维持一定的电势差，使导线中保持持续的电流？图1[知识梳理]电流的产生、电源(1)产生电流的条件：导体两端存在________．形成持续电流条件：导体两端存在____________．(2)电源：①定义：能把________从正极搬运到负极的装置．②作用：维持电路两端有一定的__________；使闭合电路中保持持续的________．(3)恒定电场：①恒定电场：当电路达到稳定时，导线中的电场是由____________等电路元件所积累的电荷共同形成的．这种由稳定分布的电荷所产生的________的电场，叫恒定电场．②特点：任何位置的电荷分布和____________都不随时间变化．[即学即用](多选)关于电流，下列叙述正确的是()A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流B ．电源的作用可以使电路中有持续电流C ．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动D ．恒定电流是由恒定电场产生的二、电流表达式I ＝t q 及电流的方向[导学探究] (1)电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？(2)电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的，也可能正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的，人们是如何规定电流的方向的？[知识梳理] 电流的定义及方向(1)恒定电流：大小、________都不随时间变化的电流．(2)电流定义式：I ＝________或q ＝________，其中：q 表示在时间t 内通过导体横截面的__________．(3)电流的方向：规定__________定向移动的方向为电流的方向，则__________定向移动的方向与电流方向相反．(4)电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I ＝t q 时，q 为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的__________．[即学即用] 关于电流的说法中正确的是( )A ．根据I ＝t q ，可知I 与q 成正比B ．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C ．电流有方向，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位三、电流的微观表达式[导学探究] 如图2所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 的导体，两端加一定的电压，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 ，导体每单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q .图2(1)AD 导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？(2)这些电荷都通过横截面D 所需的时间是多少？(3)导体AD 中的电流是多大？[知识梳理] 对电流微观表达式和三种速率的理解(1)电流的微观表达式：I ＝nq v S .式中n 为导体中单位体积内的____________、q 为每个自由电荷的__________、v 为自由电荷____________速率，S 为导体的横截面积．(2)三种速率的比较①电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式I ＝neS v 的v ，大小约为10－5 m/s. ②电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为__________ m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流． ③电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会________，故此运动不能形成电流．[即学即用] 一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S ，导体单位长度内的自由电子数为n ，金属内的自由电子的电荷量为e ，自由电子做无规则热运动的速率为v 0，导体中通过的电流为I .则下列说法中正确的有( )A ．自由电子定向移动的速率为v 0B ．自由电子定向移动的速率为v ＝neS IC ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD ．自由电子定向移动的速率为v ＝ne I我的疑问【探究案】探究一、对电流的理解及电流定义式I ＝t q的应用例1 如图3所示的电解槽中，如果在4 s 内各有8 C 的正、负电荷通过面积为0.8 m 2的横截面AB ，那么：图3(1)指出正、负离子定向移动的方向；(2)电解槽中的电流方向如何？(3)4 s内通过横截面AB的电荷量为多少？(4)电解槽中的电流为多大？针对训练一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在0.04 s内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625×1018个和4.735×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？探究二、电流的微观意义例2导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2.(1)在1 s内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e＝1.6×10－19 C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)?(3)自由电子沿导线移动1 m，平均要多少时间？【训练案】一、选择题(1～8题为单选题，9～10题为多选题)1．关于电流，以下说法正确的是()A．通过截面的电荷量的多少就是电流的大小B．电流的方向就是电荷的定向移动方向C．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流D．导体两端没有电压就不能形成电流2．以下说法正确的是()A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了3．下列说法不正确的是()A．金属导体导电，只是自由电子做定向移动B．电解液导电，正、负离子都做定向移动C．气体导电，一定只有正离子做定向移动D．气体导电，正、负离子和自由电子都做定向移动4．在导体中有电流通过时，下列说法正确的是()A．电子定向移动速率接近光速B．电子定向移动速率即是电场传导速率C．电子定向移动速率是电子热运动速率D．在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动5．如图1所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，则以下解释中正确的是()图1A．正离子定向移动形成电流方向为A→B，负离子定向移动形成电流方向为B→AB．溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消n1eC．溶液内电流方向从A到B，电流I＝t(n1＋n2eD．溶液内电流方向从A到B，电流I＝t6．在示波管中，电子枪2 s发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为()A ．4.8×10－6 A B ．3×10－13 A C ．3×10－6 A D ．9.6×10－6 A 7．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是( )A ．甲、乙两导体的电流相同B ．乙导体的电流是甲导体的2倍C ．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D ．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等8．某电解液，如果在1 s 内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流大小为( )A ．0B ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A9.如图2所示是一款MP4播放器，随着这种产品的出现，人们可以在旅途中观看电影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣．MP4的充电电池多为锂电池，假设锂电池的充电电流为500 mA ，则以下说法正确的是( )图2A ．1 s 内通过电池某一横截面的电荷量为500 CB ．1 s 内通过电池某一横截面的电荷量为0.5 CC ．充电过程把其他形式的能转化为电能D ．充电过程把电能转化为其他形式的能10．一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ，设单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为q .此时电子的定向移动速度为v ，在t 时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为( )A ．n v StB ．n v t C.q It D.Sq It二、非选择题11．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？12．在一次闪电的过程中，流动的电量大约为300 C ，持续的时间大约是0.005 s ，所形成的平均电流强度为多大？这些电量如果以0.5 A 的电流强度流过灯泡，可使灯泡照明多长时间？13．已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？【自主区】【使用说明】教师书写二次备课，学生书写收获与总结。