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2019-2020年高中物理 《電流》教案1 魯科版選修3-1 【教學目的】 1、理解電流形成的三個條件，知道電流速度是電場傳播的速度，不同于自由電子運動速度 2、知道電流的方向和單位，知道恒定電流的概念。 3、復習歐姆定律，知道電阻的大小不是由電壓和電流決定的。 【教學重點】 理解電流形成的條件 【教學難點】 把靜電場中電場力做功的知識遷移到恒定電流中是一個難點 【教學媒體】 1、實驗器材：干電池組，電鍵，電流表，導線，橡皮線 2、課件：FLASH——電流的微觀形成 【教學安排】 【新課導入】 舊課知識遷移--------我們之前面學習了電場的知識。電場對其中的電荷有力的作用，若是自由電荷在電場力作用下將發(fā)生定向移動。如：靜電場中的導體在達到靜電平衡狀態(tài)之前，其中自由電荷在電場力作用下定向移動。電容器充放電過程中也有電荷定向移動。電荷的定向移動就形成了電流。 【新課內(nèi)容】 1. 電流的形成條件 板書： 1、電流——大量電荷定向移動形成電流。 2、電流形成的條件：閉合回路和電源 提出問題：電流形成有什么條件？ 歸納：靜電場中導體達到靜電平衡之前有電荷定向移動；電容器要能充放電就需要有導體與電源兩極相接，所以要有電流形成需要有——導體，有自由移動電荷，可以定向移動。同時導體也提供自由電荷定向移動的“路”。導體包括金屬、電解液等，自由電荷有電子、離子等。 演示書P46/實驗，體會導體（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。 導體內(nèi)有電場強度不為零的電場，或者說導體兩端有電勢差，從而自由電荷在電場力作用下定向移動。而且這種移動總是正電荷從高電勢走向低電勢；負電荷則從低電勢走向高電勢。 例：書P49/1——導體中自由電子從電勢低的一端移向電勢高處。 持續(xù)電流形成條件：要形成持續(xù)電流，導體中場強不能為零，要保持下去，導體兩端保持電勢差（電壓）。電源的作用就是保持導體兩端電壓，使導體中有持續(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)定的電勢差） 2. 電流 云層中積累的幾百庫侖的電荷量形成的強大電場可以把云層和空氣擊穿，讓空氣從絕緣體被電離成導體，擊穿時在很短時間內(nèi)這些電量會由電子從負電云層流向正電云層而中和放電。強大的電流如果擊中人，可以致人死亡。導體中電流有強有弱，用一個物理量描述電荷定向移動的快慢，從而描述電流的強弱。 提出問題：該用什么來表示電流的強弱呢？（學生討論） 教師歸納并板書：度量電流的強弱，可以通過導體橫截面的電量跟通過這些電量所用時間的比值。這樣可以通過電荷定向移動的快慢來描述電流強弱，這個比值稱為電流。 板書：3、電流——①意義：描述電流的強弱；②定義：用通過導體橫截面積的電量與時間的比值 ③符號：I；④定義式：；⑤單位：安培（A）1A=1C/s；⑥性質(zhì)：標量。 電流有方向，但不能用平行四邊形定則來合成或分解，我們初中學過并聯(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？——正電荷定向移動的方向為電流方向，負電荷定向移動方向與電流方向相反。閱讀書P48/課文，了解在電源外部，電場力使電流由高電勢流向低電勢，既從電源的正級流向負級。 例：書P49/4——D 無論正負電荷的定向移動都能形成電流。 例：書P49/2—— 毫安和微安都是常用的電流單位。 例：手冊P52/4——；正離子向右運動形成3A的向右電流，負離子向左運動形成3A的向右電流，一共是6A。 3. 電流的速度 提出問題：我們經(jīng)常把電流比做水流，水龍頭打開，過了一會兒水就流出來了，電路中開關(guān)閉合，電燈就亮了，這個時間很短，似乎不需要時間似的。那么，從電路閉合到電燈亮起來，所用的時間是不是電荷從電源移動到電燈所用的時間呢？如果是，那么電子的定向移動速度應該是非常快的。但其實這種理解是錯誤的。演示課件——電流的形成。 當導體接在電源兩端時，電路中立刻建立起電場，場中各處的自由電子就同時運動起來了，所以電流傳播的速度其實是電場傳播的速度，這接近于光速。而電荷的定向移動速度是很慢的，甚至比微觀粒子的分子熱運動還要慢的多。一路上電子在電場作用力下前行，還要和前方路上的金屬離子以及其他電子碰撞。不過可以想到，自由電荷移動的快慢會影響到電流的大小。 *我們可以設想一段導體，其橫截面面積為S，長度為L，其中單位體積的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，自由電荷的定向移動速度為v。那么，電荷移動形成的電流是多少呢？ 可算出這段導體內(nèi)的自由電荷全部定向通過該導體的時間；可推出 4. 電流分類： 物理學中把電流方向始終不變的叫做直流電，而方向會隨時間改變的叫交流電。 直流電里，若電流的強弱也不變，就稱為恒定電流，這是高中階段電流知識的重點。 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，要求導體兩端有電勢差，即電壓。電流與電壓究竟有什么關(guān)系？ ——對給定導體而言，導體中電流與導體兩端電壓成正比，即I∝U（I=KU）；對不同導體而言，這個比值K不同。這個比值越大，電流越容易通過，因此比值的倒數(shù)反映了導體對電流的阻礙作用，我們用電阻值R=1/K來描述這一阻礙作用，所以有，這就是初中學習過的歐姆定律。表述為：導體中電流跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。大量實驗表明，歐姆定律適用于純電阻電路（金屬、電解液等）。電壓單位用伏特（V），電流單位用安培（A），電阻單位用歐姆，符號Ω，且1Ω=1V/A 我們還常用單位KΩ和MΩ： 1kΩ=1000Ω，1MΩ=106Ω。 電阻是導體的特性，所以歐姆定律只是計算式，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的電流決定的。而是由導體自身的因素決定的，是與導體的哪些因素有關(guān)呢？請大家回去思考后設計實驗來驗證你們的猜想。 【課后作業(yè)】 教材全練P34-35 【課后反思】