2021学年高中物理第11章电路及其应用1电源和电流学案人教版必修三.doc

《电源和电流》学历案（第一课时）一、学习主题本课学习主题为“电源和电流”，是高中物理课程中的重要内容。

通过本课的学习，学生将了解电源的基本概念、种类及其工作原理，掌握电流的基本概念、电流的测量方法以及电流与电源之间的关系。

二、学习目标1. 理解电源的基本概念及其分类，掌握不同类型电源的特点和用途。

2. 掌握电流的基本概念，理解电流的测量方法和单位。

3. 理解电流与电源之间的关系，能够分析电路中电流的流向和大小。

4. 培养学生的实验操作能力和观察能力，通过实验加深对电源和电流的理解。

三、评价任务1. 课堂表现评价：观察学生在课堂上的表现，包括听讲、回答问题、参与讨论等，评价学生对电源和电流概念的理解程度。

2. 作业评价：布置相关练习题和实验报告，评价学生对电源和电流知识的掌握情况及实验操作能力。

3. 测验评价：进行一次小测验，检验学生对电源和电流知识的理解和应用能力。

四、学习过程1. 导入新课：通过生活中常见的电器设备，引导学生思考其中的能源来源，引出电源的概念，为后续学习打下基础。

2. 学习电源的基本概念：介绍电源的种类、特点及用途，通过实例加深学生对电源的理解。

3. 学习电流的基本概念：通过实验演示电流的产生和测量方法，让学生了解电流的概念、单位及测量工具。

4. 分析电流与电源的关系：通过电路图，让学生理解电流的流向和大小与电源的关系，掌握分析电路的基本方法。

5. 实验操作：学生进行实验操作，观察电流表的变化，记录实验数据，分析实验结果。

6. 课堂讨论：组织学生就实验结果进行讨论，加深对电源和电流的理解。

五、检测与作业1. 课堂小测验：进行一次小测验，检验学生对电源和电流知识的掌握情况。

2. 作业布置：布置相关练习题和实验报告，让学生进一步巩固所学知识，提高实验操作能力。

六、学后反思1. 反思学习过程：学生应反思自己在学习过程中的表现，总结自己的优点和不足。

2. 反思学习效果：学生通过完成作业和测验，反思自己对电源和电流知识的掌握程度，找出自己的薄弱环节。

人教版高中物理高一必修三第十一章第一节电源和电流学案核心素养1.了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场．2.知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流．3理解电流形成的微观实质．4.会灵活运用公式计算电流的大小5.通过运用模型法分析电流及电源，培养学生综合分析问题的能力【学习重点】1、知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流．2、会灵活运用公式计算电流的大小【学习难点】理解电源的形成过程及电流的产生;知识回顾一、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12．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 ＝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 .自主学习[问题情境]电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，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，这是为什么？导体中的电流是怎样形成的？带着这个问题我们走入今天的课堂。

电源和电流【教学目标】1．了解电源使电路形成电流的机制和恒定电场的建立。

2．知道电流方向的规定。

3．掌握电流的定义式，并会用来解决导线中的电流问题以及计算运动电荷所产生的等效电流。

4．能区分导体中自由电子的定向移动速率和建立电场的速率。

5．尝试利用水泵和电泵的相似性，通过类比的方法理解电源的作用。

【教学重点】1．电流概念的建立。

2．电流的定义式。

3．电流的微观表达。

【教学难点】1．电流的微观表达。

2．运动电荷的等效电流。

3．定向移动速率、电场传播速率、无规则热运动速率的区分。

【教学过程】一、新课导入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、新课教学为什么雷鸣电闪时，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。

（一）电源如图所示分别带正、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H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？如图所示【提问】如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过H流到A的电子取走，补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？【师生互动】建立起电源的概念。

1．电源的定义①定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置。

②作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续的电流。

【提问】形成电流的条件？①存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子②导体两端存在电压【过渡】在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用，而发生定向运动，从而形成电流，恒定电场中的电流有何特点，又如何描述呢？（二）恒定电流1．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。

教版高中物理必修3电源和电流教学设计——塞格雷出示图片:意大利裔美籍物理学家塞格雷今天我们就来学习电学的基础知识电源和电流。

思考：电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，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，这是为什么？手电筒中的小灯泡却能持续发光主要原因就是电路中有电源，今天我们就先从电源的知识学起。

思考问题自然引入本节课题讲授新课一、电源思考1：如图所示分别带正、负电荷的A、B两个导体球，如果用一条导线H将它们连接起来会发生什么现象？导线H 中的自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运动，形成电流。

思考2：导线H 中的电流能够持续吗？请解释原因。

导线H 中的自由电子由B向A移动，B 失去电子，A 得到电子，A、B 之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体，达到静电平衡，以后自由电子不再移动，所以导线H 中的电流只是瞬间的。

不能持续。

思考3：如何才能使导线H 中存在持续的电流呢？学生阅读课文思考回答问题1.2.3锻炼学生的自主学习能力，了解产生持续电流的条件，掌握电源的定义以及作用装置P如果在A、B 之间连接一个装置P它能在B失去电子的过程中，不断地从A 取走电子，补充给B，使A、B 始终带一定数量的正、负电荷。

这样，A、B 之间始终存在电势差，H 内就会存在持续的电流。

1．电源定义：能把电子从A搬运到B的装置。

装置P就是电源。

A、B就是电源的正负两个极。

2.电源的作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续的电流。

二、恒定电流1.恒定电场（1）电荷和电场的分布不随时间变化，即这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。

（2）A、B 周围空间的电场就是恒定电场，它是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

注意：恒定电场不是静电场，但静电场中的一些规律同样适用于恒定电场。

2.恒定电流学生理解恒定电场让学生了解恒定电场中“恒定”的意义是相对于静电场而言的，其本质为动态平衡A．0 B．0.8A C．1.6A D．3.2A解析：由题，1s内通过截面正离子的电量为q1=2n1e，负离子的电量绝对值为q2=n2e，则电流为I=（q1+q2）/t = (2n1+n2)e /t ，将n1=5×1018个，n2=1×1019个，e=1.6×10-19C代入解得，I=3.2A故选：D拓展学习电流的微观解释通常情况下，金属中的自由电子不断地做无规则的热运动，它们朝任何方向运动的机会都一样。

学习目标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。

初步体会动态平衡的思想。

2、理解电流的定义，知道电流的单位、电流方向的规律；理解恒定电流。

3、经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。

重点难点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。

（重点）2、知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流。

（重点）3、理解电流形成的微观解释以及电流的微观表达式。

（难点）自主探究一、电源1．定义：能够把电子从正极搬运到负极的装置。

2．作用：(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。

(2)使电路中的电流能够持续存在。

二、恒定电流1．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。

2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化。

3．恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。

4．电流(1)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。

(2)公式：I ＝q t。

(3)单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A 。

常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。

1 mA＝10－3 A，1 μA＝10－6 A。

(4)方向：正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。

探究思考一、对导线中恒定电场的理解1、导线中电场的形成：导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内部的电场方向沿导线的切线方向。

2、导线中的电场是合电场，它由两部分组成：（1）电源正、负极上的电荷产生的电场E0；（2）导线表面上堆积的电荷产生的电场E'。

二者电场强度的矢量和E合与导线相切，导线内的电场线和导线保持平行。

3、导线中的电场是恒定电场，不是静电场。

由于在恒定电场中，各点电场强度都不随时间变化(不一定相同)，所以它的基本性质与静电场相同。

第1节电源和电流学习目标1.知道电源的作用,掌握电流的形成条件,知道恒定电流的概念。

2.知道电流的定义、单位及方向的规定,会用公式I=分析相关问题。

3.电流形成的微观解释及微观表达式的使用。

自主预习电源:1.概念:电路中在电场力作用下能把从A到B的装置。

2.作用(1)移送电荷,维持电源正、负极间有一定的。

(2)保持电路中有的电流。

恒定电流:1.恒定电场(1)定义:由电路中的电荷所产生的稳定的电场。

(2)特点:电荷的分布是稳定的,不会随时间变化。

2.恒定电流定义:大小、都不随时间变化的电流。

3.电流(1)物理意义:反映了电流的程度。

(2)表达式:I=(3)单位:在国际单位制中电流的单位是,简称,符号是。

常用单位有、(单位符号分别为、)。

(4)电流的方向:规定定向移动方向或定向移动的反方向为电流方向。

课堂探究[情境设问]雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光。

电容器,先直接给它250V的电压充电,然后两根引线连接,也就是短路。

听到啪的一声,看到闪耀的光,说明有电流。

直接接在灯泡两端,观察到什么现象?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?(一)电源A、B两个导体,分别带正、负电荷。

电荷周围有电场。

[思考讨论]1.请画出电场线来描述电场。

2.请描述一下这幅图中电势的上下情况。

3.电流是如何形成的?4.自由电子为什么会定向移动?从哪里移动到哪里?5.这样移动的结果,会引起什么物理量发生变化?[演示实验]电容器的充放电,静电感应起电机。

我们当然不希望电流是如此短暂的,那应该怎么办?怎样产生持续的电流?[类比分析]这是两个装了水的容器,液面高度不同,现用一根橡胶管连接两个容器,假设要使水持续流动,应该怎么做?结论1:电源的作用:(二)恒定电流的含义[思考讨论]1.在恒定电场中,自由电子做什么运动?与静电场有何不同?2.那电流如何变?这会带来什么现象?3.导线中的微观粒子除了自由电子外,还有其他微观粒子,它们会对电子带来什么影响呢?结论2:恒定电流的含义:(三)恒定电流的大小下课铃想,同学们纷纷走出教室,到户外活动。

电源和电流【基础巩固】1.关于电流,下列说法正确的是 ( ) A.通过导线横截面的电荷量越大,电流越大 B.电子定向运动的速率越大,电流越大C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,导体中的电流越大D.因为电流有方向,所以电流是矢量 答案:C2.下列说法正确的是 ( )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定向移动形成的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.金属导体内的自由电子定向移动时,它们的热运动就消失了 答案:B3.在示波管中,电子枪2 s 内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为( )A.4.8×10-6A B.3×10-13 A C.3×10-6AD.9.6×10-6A答案:A4.某一探测器因射线照射,内部气体电离,在时间t 内有n 个二价正离子到达探测器阴极,有2n 个电子到达探测器的阳极,则探测器电路中的电流为 ( ) A.0 B.2nnnC.3nnnD.4nnn答案:D5.(多选)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e.电子的定向移动的速率为v ,在t 时间内,通过铜导线横截面的自由电子数可表示为 ( )A.nvStB.nvtC.nn n D.nnnn解析:在t 时间内,通过铜导线横截面的电荷量为It ,通过铜导线横截面的自由电子数可表示为N =nn n ,选项C 正确;把I =neSv 代入N =nnn可得N =nvSt ,选项A 正确.答案:AC6.导体中的电流是这样产生的:当在一根长度为l、横截面积为S,单位体积内自由电荷数为n的均匀导体两端加上电压U时,导体中出现一个匀强电场,导体内的自由电子受匀强电场的静电力作用而加速,同时由于与正电荷碰撞而受到阻碍,这样边反复碰撞边向前移动,可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的平均速率v成正比,阻力可以表示为kv(k是常数),当电子所受静电力与阻力大小相等时,导体中形成了恒定电流,则电流的大小为( )A.nn2nnnn B.nn2nnnnC.nn2nnnnD.nnnnnn解析:由题意可知当静电力与阻力相等时形成恒定电流,则有nn e=kv,解得v=nnnn,则导体中的电流I=nevS=nn2nnnn,选项A正确.答案:A【拓展提高】7.(多选)给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电,下列说法正确的是( )A.粗的地方电流大,细的地方电流小B.各处的电流大小相等C.粗的地方电荷定向移动速率大,细的地方小D.粗的地方电荷定向移动速率小,细的地方大答案:BD8.在显像管的电子枪中,炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为0,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束.已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为Δl的电子束内的电子数是( )A.nΔnnn √n2nnB.nΔnn√n2nnC.nnn√n2nnD.nnΔnn√n2nn答案:B9.(多选)如图所示,半径为R(远大于圆环横截面半径)的橡胶圆环带均匀正电荷,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直于环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,将产生等效电流.下列说法正确的是( )A.若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍B.若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍C.若ω、Q 不变,使环的半径增大,电流将变大D.若ω、Q 不变,使环的半径增大,电流将变小 解析:环转动一周的时间为t =2πn,一周内通过某一横截面的电荷量为Q ,则电流为I =n n =nn2π.若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍,故选项A 正确;若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍,故选项B 正确;若ω、Q 不变,使环的半径增大,电流不受影响,故选项C 、D 错误. 答案:AB【挑战创新】10.右下图是静电除尘器的示意图,A 接高压电源的正极,B 接高压电源的负极,A 、B 之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,煤粉吸附到正极上,排出的烟就变清洁了.已知每千克煤粉吸附的电子的物质的量为n ,每昼夜能除尘的质量为m ,计算高压电源的电流I.已知电子的电荷量为e ,阿伏加德罗常数为N A ,一昼夜时间为t .解析:根据电流的公式I =nn,只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q ,就能够求解电流I.需要注意的是流过电源的电荷量Q 跟煤粉吸附的电荷量Q'并不相等,由于电离出的气体中的电子和正离子同时运动,煤粉吸附的电荷量Q'=12Q . 因为Q'=mneN A ,Q =It ,所以mneN A =12It ,I =2nnnn An.答案:2nnnn An。