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高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流教案

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1 电源和电流
一、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。
二、教学设想
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。
三、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。
四、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。
五、教学方法
探究、讲授、讨论、练习
六、教具准备
投影片，多媒体辅助教学设备
七、教学过程
教师活动 学生活动 设计意
图
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， 倾听 点明本
节课的主
题，激发学
2

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。 板书电源与电流 倾听，思考 生激发学生
学习物理的
兴趣

让学生
想想电流在
生产中的应
用，并勾起
学生对前面
静电场知识
的回忆。
二、【新课教学】 ［投影］PPT夜景和闪电图片 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。 板书一、电源 ［投影］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？ 观看，思考 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。
让学生
思考两种电
流的不同

通过现
象对比，激
发学生的求
知欲。调动
学生的学习
积极性。
3

［投影］如图所示 【提问】如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过R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。 板书 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？ 板书二、恒定电流 【讲解】 1．恒定电场 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。 2．恒定电流 思考：电源P在把电子从A搬运到B的过程中，电子的电势能如何变化？电源发挥了怎样的作用？ 倾听，思考 讨论 倾听，理解 倾听，理解 思考 引导学
生讨论、解
释可能会产
生的现象。
培养、锻炼
学生的思维
能力。通过
学生回答，
发表见解，
培养学生语
言表达能
力。
引导
学生通过电
源与抽水机
的对比理解
电源的定义
明白形
成电流的条
件

通过师
生分析，建
立起恒定电
场的概念。
4

恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流。 板书电流的强弱就用电流这个物理量来描述。 定义：物理上把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。用I表示电流。 【总结】电流的定义式是什么？ 板书I=q/t 【提问】求电流的三要素 ●找截面 ●取时间 ●计数量【提问】回忆一下初中学过的知识，电流的单位有哪些？它们之间的关系是什么？ 【提问】1A的物理意义是什么？ 板书 单位：安培（A）毫安（mA）和微安（μA）。 1mA=10-3A； 1μA=10-6A ［投影］常见电流值 手表液晶显示屏约为0.2μA； 电视机21英寸，工作电流0.4A； 电视机29英寸，工作电流1A； 人能感受到的电流为1mA； 国际电工委员会规定的安全电流（即摆脱电流）为10mA 回答I=q/t 倾听，思考 回答：国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。 电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（μA）。它们之间的关系： 1mA=10-3A； 1μA=10-6A 回答：如果在1 s内通过导体横截面的电荷量是1 C，导体中的电流就是1 A。即1A=1 C/s 倾听，了解 学生先自行引导学生理
解电恒定电
流

通过生
活常识理解
电流单位的
概念。

师引导
学生分析题
5

【练习】 例1．导体中的电流是5mA，那么在3.2s内有______ C的电荷定向移动通过导体的横截面，相当于______个电子通过该截面。 解析 例2．某电解池，如果在1s中内共有5.0×1018个一价正离子和1.0×1019个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？ 答案 2.4A 说明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，此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 【思考】一段粗细均匀的导体，长为L。两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为。 推导，后倾听教师分析，做到理解题意， 思考，计算 倾听，理解 倾听，思考 N=nSvt Q=Nq t=Q/I 推导 意，构建物
理模型，培
养学生分析
问题解决问
题的能力。

理解正
负离子运动
方向和电流
方向的不
同。正离子
和负离子电
量绝对值之
和为q。

让学生
动手推出导
体中电流的
微观表达
式。
6

① 导体中自由电荷总数N？
② 总电量Q是多少？
③ 所有电荷通过横截面需要的时间？
【推导】电流的微观表达式

【师生互动】讨论：如果认为电子的定向运动速率
就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎
样解释？
电子定向移动的速率约10 -5 m/s；电子热运动的平均
速率10 5 m/s；电场的传播速率3×10 8 m/s.
【点评】通过对结论的讨论，深化对物理概念和规
律的理解。
三、【课堂总结和点评】
让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，
从而构建他们自己的知识框架。

讨论，思考 认真总结概括本节内容，比较教师的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。 明白三
种速度的区
别。增强对
物理概念的
理解。

总结课
堂内容，培
养学生概括
总结能力。

板书设计
1．电源：搬运电荷
2．恒定电场
3．电流的定义式：I=q/t
4．方向：标量
5．单位：安培（A）毫安（mA）和微安（μA）。1mA=10-3A； 1μA=10-6A
6．导体中的微观表达式：I=nqSv
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人教版高中物理选修3-1第二章第1节电源和电流课件2

人教版高中物理选修3-1第二章第1节电源和电流课件2

程，从而将其他情势的能转化为 电能 ．
3. 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
电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流。
二、恒定电流 1．恒定电场 (1)形成：当电路稳定时，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。 (2)特点：任何位置的_电__场__强__度__ 都不随时间产生变化。
解析：电流传导速率等于光 速，而电子定向移动速率是 在电子以较大速率无规则热 运动基础上附加一个很小的 速率，AC不对．B对．自由 电子定向移动时仍在无规则 的热运动，D不对． 答案： B
课堂小结
1、形成电流的条件 （1）存在自由电荷 （2）导体两端存在电压 2、电源的作用：提供持续的电压 3、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流. 4、电流:表示电流的强弱程度的物理量.
4、一截面积S=1mm2的铜导线,通过的 电 流 I=1A, 已 知 铜 的 密 度 ρ=8.9×103kg/m3, 铜 的 摩 尔 质 量 M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数 NA=6.02×1023mol-1, 电 子 的 电 量 e= －1.6×10-19C,求铜导线中自由电子 定向移动的速率.可认为铜导线中平 均每个铜原子贡献一个自由电子.
正离子电荷量是多少？负 离子电荷量是多少？
总电荷量是多少？
三、电流的微观表达式 推导：一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定 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，每个自由电荷量为q。 总电量 电荷总数
v vv
v
v
l
I
=
高中物理第2章恒定电流第1节电源和电流课件新人教版物理选修3

高中物理第2章恒定电流第1节电源和电流课件新人教版物理选修3


(2)自由电子的平均移动速率多大？(设铜导线中每立方米
含有8.5×1028个自由电子) 解析：(1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为
q＝It＝1 C，
所以 1 s 内通过铜导线横截面的电子个数为
N＝qe＝1.6×110－19＝6.25×1018(个)．
(2)由电流的微观表达式 I＝nqSv 得自由电子的平均移动速 率
D．3.2 A
【答案】D
【解析】电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向 相反方向定向移动时，通过某横截面的电荷量应是两者绝对值 的和．在 2 s 内通过横截面的总电荷量应为 q＝1.6×10－ 19×2×1.0×1019 C＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C＝6.4 C．由电 流的定义式知 I＝qt ＝62.4 A＝3.2 A.
复习课件
高中物理第2章恒定电流第1节电源和电流课件新人教版物理选修3
2021/4/17
高中物理第2章恒定电流第1节电源和电流课件新人教版物 理选修3
1 电பைடு நூலகம்和电流
课前·自主学习
同学们，上一章我们学习了电场有关规律，首先请大家回 顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：
1．电荷从静止开始只在电场力作用下的运动(最初阶段的 运动)，则电荷( )
A．总是从电势高的地方移到电势低的地方 B．总是从电场强度大的地方移到电场强度小的地方 C．总是从电势能大的地方移到电势能小的地方 D．总是从电势能小的地方移到电势能大的地方
【答案】C 【解析】正电荷在电场力的作用下从电势高的地方移动到 电势低的地方，负电荷则从低电势移动到高电势，都是电场力 做正功，电势能要减少，A、B、D错，C正确．
一、电源
1．定义：能把___电__子_______从正极搬运到负极的装
高中物理第二章恒定电流第1讲电源和电流课件新人教选修3_1

高中物理第二章恒定电流第1讲电源和电流课件新人教选修3_1

q (2)由于I＝ ，所以说I与q成正比，与t成反比. t 答案 I＝q 是电流的定义式，电流与q无正比关系，与t无反比关系. t
答案
典例精析
例2
在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向
如图 2 所示 .如果测得 2 s内分别有 1.0×1018个正离子和 1.0×1018 个负离 子通过溶液内部的横截面 M ，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？
1.电源 (1)电源是不断地把 电子 从正极搬运到负极从而维持正、负极之间一定 电势差 的装置. (2)作用 电源的作用是移送电荷，维持电源正、负极间有一定 的 电势差 ，从而保持电路中有持续电流.电源P在内部 能把电子从 正 极A搬运到 负 极B，如图1所示.
图1
答案
2.恒定电场 (1)形成：当电路达到稳定时，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.
而形成的
解析答案
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二、恒定电流 知识梳理
1.定义：大小、 方向 都不随时间变化的电流称为恒定电流.
2.物理意义：单位 时间内通过导体横截面的电荷量 .电流是表示电流强 ______ 弱程度 的物理量. q 3.定义式：I＝ t . 其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的 电荷量 .
解析答案
1
2
3
3.(电流的微观意义)如图3所示，一根横截面积为S的均匀 长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量 为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时， 由于棒运动而形成的等效电流大小为( A ) q A.qv B.v C.qvS
解析
图3
qv D. S
Q qvt t 秒内棒运动的距离为 l＝vt， 总电荷量 Q＝ql＝qvt， 所以 I＝ t ＝ t
高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：电源和电流

高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：电源和电流

第二章恒定电流全章教学内容分析本章介绍电路的基本概念和规律，在物理学发展史上，从静电到电流(动电)有一个辩证的发展过程，从内容上来说，本章和上一章有着必然的内在联系。

首先，电路中的电压概念就是静电学中的电势差，导体中的电场也是在静电场基础上引入的电流场(动态的恒定电场)，而自由电荷在导体中的定向移动，则简化为带电粒子在电场力作用下的定向移动。

其次，无论电场还是电路，都共同遵守能量守恒这一物理学的基本规律。

从电源、电动势、部分电路的电功和电热，到闭合电路欧姆定律、电源的总功率、输出功率和内电路消耗的功率，都是能量守恒的具体体现。

本章是电学实验的核心，教材提供了大量的探究性学习素材，为学生的自主学习和理解科学探究的基本方法创造了条件。

本章设计了四个学生分组实验，即“测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)”“描绘小电珠的伏安特性曲线”“测定电源的电动势和内阻”和“练习使用多用电表”，除此以外，还设计了若干演示实验及课内外做一做、设计与探究、调查与分析等内容，供课堂内外灵活使用。

课标要求1．内容标准(1)观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用。

(2)初步了解多用电表的原理。

通过实际操作学会使用多用电表。

例1：以多用电表代替学生用电表进行各种电学实验。

例2：以多用电表为测量工具，判断二极管的正负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。

(3)通过实验探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。

(4)知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。

(5)测量电源的电动势和内阻。

(6)知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活和生产中的应用。

例3：观察常见电热器的结构，知道其使用要点。

(7)通过实验观察门电路的基本作用。

初步了解逻辑电路的基本原理及其在自动控制中的应用。

(8)初步了解集成电路的作用。

关注我国集成电路等元器件研究的发展情况。

2．活动建议(1)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的IU特性曲线，对比它们导电性能的特点。