高三物理人教版選修3-1課件：第2章第一節(jié)《電源和電流 》

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,第一節(jié)電源和電流,課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解形成電流的條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)，初步體會(huì)動(dòng)態(tài)平衡的思想．2．理解電流的定義，知道電流的單位、方向的規(guī)定；理解恒定電流，會(huì)用公式q＝It分析相關(guān)問(wèn)題．3．能從微觀的角度理解導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系．重點(diǎn)難點(diǎn)：導(dǎo)體中電流的形成原因．,,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第一節(jié)電源和電流,,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、電源使電路中保持____的電流，能把____從一個(gè)位置搬運(yùn)到另一位置的裝置就是電源．二、恒定電場(chǎng)1．導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由____________等電路元件所積累的電荷共同形成的．2．盡管這些電荷在運(yùn)動(dòng)，但電荷的分布是_____的，這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的______的電場(chǎng)，稱為恒定電場(chǎng)．,持續(xù),電子,電源、導(dǎo)線,穩(wěn)定,穩(wěn)定,三、恒定電流1．把______、______都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流．2．電流：(1)定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的_______與通過(guò)這些電荷量所用_____的比值，叫做電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流．(2)公式表達(dá)：I＝_______.,大小,方向,電荷量,時(shí)間,(3)單位：在國(guó)際單位制中是_____，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)是A.更小的單位還有______(mA)、_____(μA)，換算關(guān)系為：1A＝103mA＝106μA.(4)物理意義：表示電流_____的物理量．(5)標(biāo)量：電流雖然有方向，但不是矢量，不符合矢量對(duì)方向的要求．電流的方向是這樣規(guī)定的：導(dǎo)體內(nèi)______定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍?安培,毫安,微安,強(qiáng)弱,正電荷,思考感悟在電解液和金屬導(dǎo)體中都可以形成電流，它們形成電流時(shí)有什么不同？提示：金屬導(dǎo)體中是自由電子定向移動(dòng)形成電流，而電解液中是正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流．,核心要點(diǎn)突破,特別提醒：計(jì)算電流時(shí)，首先要分清形成電流的電荷種類，是只有正電荷或負(fù)電荷，還是正、負(fù)離子同時(shí)存在．其次要注意計(jì)算電流大小時(shí)，只需代入電量的絕對(duì)值．另外公式是I＝q/t而不是I＝q/(St)．,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．某電解池中，若在2s內(nèi)有1.01019個(gè)二價(jià)正離子和2.01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是()A．0B．0.8AC．1.6AD．3.2A,二、電流的微觀表達(dá)式1．建立模型：如圖2－1－1所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體l，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q.,圖2－1－1,三、三種速率的比較1．電子定向移動(dòng)的速率(1)物理意義：電流就是由電荷的定向移動(dòng)形成，電流I＝neSv，其中v就是電子定向移動(dòng)的速率，一般為10－5m/s的數(shù)量級(jí)．(2)大小：10－5m/s2．電子熱運(yùn)動(dòng)的速率(1)物理意義：構(gòu)成導(dǎo)體的電子在不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故不能形成電流，常溫下電子熱運(yùn)動(dòng)的速率數(shù)量級(jí)為105m/s.(2)大小：105m/s,3．電流傳導(dǎo)的速率(1)物理意義：等于光速，閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速c建立恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流．(2)大?。?108m/s,特別提醒：由于電荷定向移動(dòng)的速率很小，所以當(dāng)電路閉合后，電荷并不是瞬間從電源運(yùn)動(dòng)到用電器，而是瞬間在系統(tǒng)中形成電場(chǎng)，使導(dǎo)體中所有自由電荷同時(shí)做定向移動(dòng)形成電流．,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．以下說(shuō)法正確的是()A．只要有可以自由移動(dòng)的電荷，就存在持續(xù)電流B．金屬導(dǎo)體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)作用下形成的C．電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動(dòng)速率D．在金屬導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)自由電子定向移動(dòng)時(shí)，它們的熱運(yùn)動(dòng)就消失了,解析：選B.要有持續(xù)電流必須有電壓，A不對(duì)．導(dǎo)體中形成電流的原因是在導(dǎo)體兩端加上電壓，于是在導(dǎo)體內(nèi)形成了電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)形成電流，B正確．電流的傳導(dǎo)速率等于光速，電子定向移動(dòng)的速率很小，C不對(duì)．在形成電流時(shí)電子定向移動(dòng)，并不是熱運(yùn)動(dòng)就消失了，其實(shí)電子仍然做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，D不對(duì)．,課堂互動(dòng)講練,如果導(dǎo)線中的電流為1mA，那么1s內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少？若“220V60W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流為273mA，則20s內(nèi)通過(guò)燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個(gè)？【思路點(diǎn)撥】根據(jù)公式q＝It計(jì)算，注意單位的統(tǒng)一，記住每個(gè)電子所帶電荷量e＝1.610－19C.,【答案】6.251015個(gè)3.41019個(gè)【借題發(fā)揮】(1)金屬導(dǎo)體中導(dǎo)電的是自由電子，自由電子所帶電荷量e＝1.610－19C.(2)當(dāng)自由電子定向移動(dòng)通過(guò)導(dǎo)體橫截面時(shí)，若通過(guò)的自由電子個(gè)數(shù)為n，則q＝It＝ne.變式訓(xùn)練1一硫酸銅電解槽的橫截面積為2m2，在0.04s內(nèi)若相向通過(guò)同一橫截面的銅離子和硫酸根離子分別為5.6251018個(gè)和4.7351018個(gè)，則電解槽中的電流是多大？方向如何？,答案：83A方向與銅離子定向移動(dòng)的方向相同,半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過(guò)圓心的軸以角速率ω沿逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流方向沿什么方向？電流多大？【思路點(diǎn)撥】不管是否真的形成電流，假想成形成電流然后依據(jù)電流的定義式求得電流大?。?【答案】見(jiàn)精講精析,變式訓(xùn)練2半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過(guò)圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有()A．若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．若電荷量Q不變而使ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小,【答案】AC【規(guī)律總結(jié)】在電流的微觀表達(dá)式I＝nqSv中，n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，是由導(dǎo)體本身的材料決定的，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面的大小無(wú)關(guān)．,變式訓(xùn)練3(2011年包集高二檢測(cè))如圖2－1－2所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來(lái)，已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在銅導(dǎo)線上取一個(gè)截面A，在鋁導(dǎo)線上取一個(gè)截面B，若在1秒內(nèi)垂直地通過(guò)它們的電子數(shù)相等，那么，通過(guò)這兩個(gè)截面的()A．電流相等B．電流不相等C．自由電子定向移動(dòng)的速率相等D．自由電子定向移動(dòng)的速率不相等,圖2－1－2,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,