高中物理 《磁場(chǎng)》教案3 魯科版選修3-1（通用）

第三章 第一節(jié)  電流 【教學(xué)目的】 1、理解電流形成的三個(gè)條件，知道電流速度是電場(chǎng)傳播的速度，不同于自由電子運(yùn)動(dòng)速度 2、知道電流的方向和單位，知道恒定電流的概念。 3、復(fù)習(xí)歐姆定律，知道電阻的大小不是由電壓和電流決定的。 【教學(xué)重點(diǎn)】 理解電流形成的條件 【教學(xué)難點(diǎn)】 把靜電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功的知識(shí)遷移到恒定電流中是一個(gè)難點(diǎn) 【教學(xué)媒體】 1、實(shí)驗(yàn)器材：干電池組，電鍵，電流表，導(dǎo)線，橡皮線 2、課件：FLASH——電流的微觀形成 【教學(xué)安排】 【新課導(dǎo)入】 舊課知識(shí)遷移--------我們之前面學(xué)習(xí)了電場(chǎng)的知識(shí)。電場(chǎng)對(duì)其中的電荷有力的作用，若是自由電荷在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng)。如：靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體在達(dá)到靜電平衡狀態(tài)之前，其中自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)。電容器充放電過(guò)程中也有電荷定向移動(dòng)。電荷的定向移動(dòng)就形成了電流。 【新課內(nèi)容】 1. 電流的形成條件 板書(shū)： 1、電流——大量電荷定向移動(dòng)形成電流。 2、電流形成的條件：閉合回路和電源 提出問(wèn)題：電流形成有什么條件？ 歸納：靜電場(chǎng)中導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡之前有電荷定向移動(dòng)；電容器要能充放電就需要有導(dǎo)體與電源兩極相接，所以要有電流形成需要有——導(dǎo)體，有自由移動(dòng)電荷，可以定向移動(dòng)。同時(shí)導(dǎo)體也提供自由電荷定向移動(dòng)的“路”。導(dǎo)體包括金屬、電解液等，自由電荷有電子、離子等。 演示書(shū)P46/實(shí)驗(yàn)，體會(huì)導(dǎo)體（有自由電荷，可以是金屬，也可以是電解液）是形成電流的必要條件之一。 導(dǎo)體內(nèi)有電場(chǎng)強(qiáng)度不為零的電場(chǎng)，或者說(shuō)導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差，從而自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)。而且這種移動(dòng)總是正電荷從高電勢(shì)走向低電勢(shì)；負(fù)電荷則從低電勢(shì)走向高電勢(shì)。 例：書(shū)P49/1——導(dǎo)體中自由電子從電勢(shì)低的一端移向電勢(shì)高處。 持續(xù)電流形成條件：要形成持續(xù)電流，導(dǎo)體中場(chǎng)強(qiáng)不能為零，要保持下去，導(dǎo)體兩端保持電勢(shì)差（電壓）。電源的作用就是保持導(dǎo)體兩端電壓，使導(dǎo)體中有持續(xù)電流。 因此：要有持續(xù)的電流，就必須有閉合回路和電源（提供穩(wěn)定的電勢(shì)差） 2. 電流 云層中積累的幾百庫(kù)侖的電荷量形成的強(qiáng)大電場(chǎng)可以把云層和空氣擊穿，讓空氣從絕緣體被電離成導(dǎo)體，擊穿時(shí)在很短時(shí)間內(nèi)這些電量會(huì)由電子從負(fù)電云層流向正電云層而中和放電。強(qiáng)大的電流如果擊中人，可以致人死亡。導(dǎo)體中電流有強(qiáng)有弱，用一個(gè)物理量描述電荷定向移動(dòng)的快慢，從而描述電流的強(qiáng)弱。 提出問(wèn)題：該用什么來(lái)表示電流的強(qiáng)弱呢？（學(xué)生討論） 教師歸納并板書(shū)：度量電流的強(qiáng)弱，可以通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量跟通過(guò)這些電量所用時(shí)間的比值。這樣可以通過(guò)電荷定向移動(dòng)的快慢來(lái)描述電流強(qiáng)弱，這個(gè)比值稱為電流。 板書(shū)：3、電流——①意義：描述電流的強(qiáng)弱；②定義：用通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電量與時(shí)間的比值 ③符號(hào)：I；④定義式：；⑤單位：安培（A）1A=1C/s；⑥性質(zhì)：標(biāo)量。 電流有方向，但不能用平行四邊形定則來(lái)合成或分解，我們初中學(xué)過(guò)并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，所以電流不是矢量。（有方向的量不一定是矢量，是否矢量關(guān)鍵看滿不滿足平行四邊形法則。）那么電流方向怎么規(guī)定呢？——正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?，?fù)電荷定向移動(dòng)方向與電流方向相反。閱讀書(shū)P48/課文，了解在電源外部，電場(chǎng)力使電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì)，既從電源的正級(jí)流向負(fù)級(jí)。 例：書(shū)P49/4——D 無(wú)論正負(fù)電荷的定向移動(dòng)都能形成電流。 例：書(shū)P49/2—— 毫安和微安都是常用的電流單位。 例：手冊(cè)P52/4——；正離子向右運(yùn)動(dòng)形成3A的向右電流，負(fù)離子向左運(yùn)動(dòng)形成3A的向右電流，一共是6A。 3. 電流的速度 提出問(wèn)題：我們經(jīng)常把電流比做水流，水龍頭打開(kāi)，過(guò)了一會(huì)兒水就流出來(lái)了，電路中開(kāi)關(guān)閉合，電燈就亮了，這個(gè)時(shí)間很短，似乎不需要時(shí)間似的。那么，從電路閉合到電燈亮起來(lái)，所用的時(shí)間是不是電荷從電源移動(dòng)到電燈所用的時(shí)間呢？如果是，那么電子的定向移動(dòng)速度應(yīng)該是非?？斓?。但其實(shí)這種理解是錯(cuò)誤的。演示課件——電流的形成。 當(dāng)導(dǎo)體接在電源兩端時(shí)，電路中立刻建立起電場(chǎng)，場(chǎng)中各處的自由電子就同時(shí)運(yùn)動(dòng)起來(lái)了，所以電流傳播的速度其實(shí)是電場(chǎng)傳播的速度，這接近于光速。而電荷的定向移動(dòng)速度是很慢的，甚至比微觀粒子的分子熱運(yùn)動(dòng)還要慢的多。一路上電子在電場(chǎng)作用力下前行，還要和前方路上的金屬離子以及其他電子碰撞。不過(guò)可以想到，自由電荷移動(dòng)的快慢會(huì)影響到電流的大小。 *我們可以設(shè)想一段導(dǎo)體，其橫截面面積為S，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，其中單位體積的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，自由電荷的定向移動(dòng)速度為v。那么，電荷移動(dòng)形成的電流是多少呢？ 可算出這段導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷全部定向通過(guò)該導(dǎo)體的時(shí)間；可推出 4. 電流分類： 物理學(xué)中把電流方向始終不變的叫做直流電，而方向會(huì)隨時(shí)間改變的叫交流電。 直流電里，若電流的強(qiáng)弱也不變，就稱為恒定電流，這是高中階段電流知識(shí)的重點(diǎn)。 5. 回顧歐姆定律 前面討論了電流，尤其是持續(xù)電流的形成，要求導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差，即電壓。電流與電壓究竟有什么關(guān)系？ ——對(duì)給定導(dǎo)體而言，導(dǎo)體中電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比，即I∝U（I=KU）；對(duì)不同導(dǎo)體而言，這個(gè)比值K不同。這個(gè)比值越大，電流越容易通過(guò)，因此比值的倒數(shù)反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，我們用電阻值R=1/K來(lái)描述這一阻礙作用，所以有，這就是初中學(xué)習(xí)過(guò)的歐姆定律。表述為：導(dǎo)體中電流跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。大量實(shí)驗(yàn)表明，歐姆定律適用于純電阻電路（金屬、電解液等）。電壓?jiǎn)挝挥梅兀╒），電流單位用安培（A），電阻單位用歐姆，符號(hào)Ω，且1Ω=1V/A 我們還常用單位KΩ和MΩ： 1kΩ=1000Ω，1MΩ=106Ω。 電阻是導(dǎo)體的特性，所以歐姆定律只是計(jì)算式，定義式，卻不是決定式。電阻的大小不是由電阻兩端的電壓和通過(guò)的電流決定的。而是由導(dǎo)體自身的因素決定的，是與導(dǎo)體的哪些因素有關(guān)呢？請(qǐng)大家回去思考后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你們的猜想。 【課后作業(yè)】 教材全練P34-35 【課后反思】