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2019-2020年高中物理 2.1《電源和電流》學(xué)案 新人教版選修3-1 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) （一）知識與技能 1．明確電源在直流電路中的作用，理解導(dǎo)線中的恒定電場的建立 2．知道恒定電流的概念和描述電流強(qiáng)弱程度的物理量---電流 3．從微觀意義上看電流的強(qiáng)弱與自由電子平均速率的關(guān)系。 （二）過程與方法 通過類比和分析對電源的的概念、導(dǎo)線中的電場和恒定電流等方面的理解。 （三）情感態(tài)度與價值觀 通過對電源、電流的學(xué)習(xí)培養(yǎng)將物理知識應(yīng)用于生活的生產(chǎn)實踐的意識，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。 三、重點與難點： 重點：理解電源的形成過程及電流的產(chǎn)生。 難點：電源作用的道理，區(qū)分電子定向移動的速率和在導(dǎo)線中建立電場的速率這兩個不同的概念。 自主學(xué)習(xí)： 1.電源是能把電路中的 從正極搬到負(fù)極的裝置。 2.導(dǎo)線中的電場是由 、 等電路元件所積累的電荷在導(dǎo)線內(nèi)共同形成的電場，導(dǎo)線內(nèi)的電場保持和 平行。 3.由 分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，稱為恒定電場。 4.把 、 都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。 5.電流的 程度用電流這個物理量表示；規(guī)定 定向移動的方向為電流的方向；電流的單位是 ，符號是 ；公式為 。 同步導(dǎo)學(xué)： 1.電流的分析與計算 (1)電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向。 (2)金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子的定向移動方向相反。 (3)電解液中正、負(fù)離子定向移動的方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動形成的電流方向是相同的，此時中，q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對值之和。 (4)電流雖然有大小和方向，但不是矢量。 2.電流的微觀表達(dá)式的應(yīng)用 在電解液導(dǎo)電時，是正負(fù)離子向相反方向定向移動形成電流，在用公式I=q／t計算電流時應(yīng)引起注意. 例1如圖驗電器A帶負(fù)電，驗電器B不帶電，用導(dǎo)體棒連接A、B的瞬間，下列敘述中錯誤的是（ ） A、有瞬時電流形成，方向由A到B B、A、B兩端的電勢不相等 C、導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度不等于零 D、導(dǎo)體棒內(nèi)的自由電荷受電場力作用做定向移動 解析：A、B兩個導(dǎo)體，由A帶負(fù)電，在A導(dǎo)體周圍存在指向A的電場，故B端所在處的電勢應(yīng)高于A端電勢；另外導(dǎo)體棒中的自由電荷在電場力的作用下，發(fā)出定向移動，由于導(dǎo)體棒中的自由電荷為電子，故移動方向由A指向B，電流方向應(yīng)有B到A。 答案A 例2在彩色電視機(jī)的顯像管中，從電子槍射出的電子在加速電壓U的作業(yè)下被加速，且形成的電流強(qiáng)度為I的平均電流，若打在熒光屏上的高速電子全部被熒光屏吸收。設(shè)電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，進(jìn)入加速電場之前的速度不計，則在t秒內(nèi)打在熒光屏上的電子數(shù)為多少？ 解析：本題已知的物理量很多，有同學(xué)可能從電子被電場加速出發(fā)，利用動能定理來求解，如這樣做，將可求得電子打到熒光屏的速度，并不能確定打到熒光屏上的電子數(shù)目，事實上，在任何相等時間里，通過電子流動的任一橫截面的電荷量是相等的，熒光屏是最后的一個橫截面，故有t時間里通過該橫截面的電量Q=It，這樣就可得到t時間里打在熒光屏上的電子數(shù)目，n= 例3如圖所示的電解槽中，如果在4s內(nèi)各有8c的正、負(fù)電荷通過面積為0.8㎡的橫截面AB，那么 ⑴在圖中標(biāo)出正、負(fù)離子定向移動的方向； ⑵電解槽中的電流方向如何？ ⑶4s內(nèi)通過橫截面AB的電量為多少？ ⑷電解槽中的電流為多大？ 解析：⑴電源與電解槽中的兩極相連后，左側(cè)電極電勢高于右側(cè)電極，由于在電極之間建立電場，電場方向由左指向右，故正離子向右移動，負(fù)離子向左移動 ⑵電解槽中的電流方向向右 ⑶8C的正電荷向右通過橫截面AB，而8C的負(fù)電荷向左通過該橫截面，相當(dāng)于又有8C正電荷向右通過橫截面，故本題的答案為16C ⑷由電流強(qiáng)度的定義I==4A 同步檢測： 1.形成持續(xù)電流的條件是( ) A.只要有電壓加在物體的兩端 B.必須保持導(dǎo)體兩端有電壓 C.只在導(dǎo)體兩端瞬時加電壓 D.只要有大量的自由電荷 2.在由電源、導(dǎo)線等電路元件所形成的電路中，以下說法正確的是 （ ） A.導(dǎo)線中的電場強(qiáng)度處處為零 B.導(dǎo)線中的電場強(qiáng)度方向跟導(dǎo)線方向平行 C.導(dǎo)線內(nèi)各點的電勢相等 D.導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低 3.以下說法正確的是（ ） A.導(dǎo)體中的電流是正電荷的定向移動形成的 B.電荷定向移動的速率等于電流的傳導(dǎo)速率 C.單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷數(shù)越多電流越大 D.導(dǎo)體中越粗的地方單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷數(shù)越多電流越大 4.某電解池，如果在1s內(nèi)共有51018個二價正離子和11019個一價負(fù)離子通過面積為0.1m2的某截面，那么通過這個截面的電流是( ) A.0 B.0.8A C.1.6A D.3.2A 5.有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線有n個自由電子，電子的電荷量為q，此時電子的定向移動速率為u，在t時間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為（ ） A．nuSt B．nut C. It/q D. It/Sq 6. 氫原子核外只有一個電子，它繞氫原子核運(yùn)動一周的時間約為2.410-16s，則電子繞核運(yùn)動的等效電流多大？ 拓展提高 1.下列敘述正確的是( ) A.導(dǎo)體中電荷運(yùn)動就形成電流 B.電流是矢量 C.導(dǎo)體中有電流通過時，導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)不為零 D.只有自由電子的定向移動才能形成電流 2. 示波管中，2s內(nèi)有61013個電子通過橫截面大小不知的電子槍，則示波管中電流大小為( ) A.4.810-6A B.310-13A C.9.610-6A D.無法確定 3.我國北京正負(fù)電子對撞機(jī)的儲存環(huán)是周長為240 m的近似圓形軌道，電子電荷量e=1.610-19C，在整個環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為51011，設(shè)電子的速度是3107 m/s，則環(huán)中的電流是：（ ） A．10mA B．1mA C．0.1mA D．0.01mA 4.如圖所示，a、b兩導(dǎo)體板組成一電容器，電容為C，帶電荷量為q，然后用一根虛線所示的導(dǎo)線連接，以下說法中正確的是（ ） A.導(dǎo)線中有恒定的電流 B.導(dǎo)線中有短時間的電流 C.通過導(dǎo)線的電荷量為q D. 通過導(dǎo)線的電荷量為2q (第4題) 5. 如圖所示，在電解槽中，如果在5s內(nèi)共有2C正離子和2C負(fù)離子通過面積為S=0.1m2的某橫截面，那么5s內(nèi)通過該橫截面積的電荷量為 　 ，通過該橫截面積的電流為 ． (第5題) 6.初速度為零的質(zhì)子，經(jīng)加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流為1mA的細(xì)柱形質(zhì)子流，已知質(zhì)子的電荷量q=1.610-19C，這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為______. 7.金屬導(dǎo)體的密度是ρ，橫截面積是S，原子量是M，每摩爾這種金屬可提供N個自由電子，當(dāng)該導(dǎo)體中的電流為I時，導(dǎo)體中自由電子的定向移動的速率是 。 8.電子繞核運(yùn)動可等效為一環(huán)形電流，設(shè)氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運(yùn)動，用e表示電子的電荷量，則其等效電流為多少? 探究： 　課本思考與討論 學(xué)后反思： 你對學(xué)案的意見： 課后作業(yè)： 　問題與練習(xí)1、2 第一節(jié)、電源和電流學(xué)案導(dǎo)學(xué)參考答案 自主學(xué)習(xí)： 1.電子 2.電源 導(dǎo)線 導(dǎo)線 3.穩(wěn)定 4. 大小 方向 5.強(qiáng)弱 正電荷 安培 A 同步檢測： 1、B 2、BD 3、C 4、D 5、AC 6、710-4A 拓展提高： 1、C 2、A 3、A 4、BC 5、4C ， 0.8A 6、6.251015個 7 8、