高中物理 第二章 恒定电流 2_1电源和电流学案(无答案)新人教版选修3-1
高中物理 第二章 恒定电流 2.5 焦耳定律学案(无答案)新人教版选修3-1(2021年整理)
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2—5 焦耳定律[学习目标]1。
知道并理解电功、电功率的概念,并能利用公式进行有关计算2.清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别[学习过程]任务一:阅读课本,并回答下面两个问题。
1。
如图1所示，电路中电流为I，通电时间为t，那么在这段时间内通过这段电路的电荷量是多少？如果电路左、右两端的电势差是U，在电荷q从左端移到右端的过程中．静电力做的功是多少？2。
电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同，两者间有何关系？1.电功的实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少量．2。
电功的计算公式：W＝IUt。
电功的单位：焦耳,符号为J。
常用的单位还有：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3。
6×106 J．3。
电功率：单位时间内电流所做的功．它表示电流做功的快慢．电功率的计算公式：P＝错误!＝IU,_电功率的单位：瓦特,符号为W.任务二:某一电路中只含有某一电器元件,即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种，分析哪些属于纯电阻电路，哪些属于非纯电阻电路．任务三：阅读课本,写出焦耳定律的表达式，并说出适用条件。
高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流教学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理
第1节电源和电流1．电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续电流。
2．电流的大小为I ＝q t，方向规定为正电荷定向移动的方向。
负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
3．恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流。
一、电源1．概念在电路中把在电场力作用下移动到导体A 的电子搬运到导体B 的装置。
图2112．作用(1)在导体A 、B 两端维持一定的电势差。
(2)使电路中保持持续的电流。
二、恒定电流 1．恒定电场(1)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
(2)形成：导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
(3)特点：导线内的电场线与导线平行，电荷的分布是稳定的，导线内的电场是沿导线切线方向的恒定电场。
(4)恒定电场与静电场的关系：在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，因此其基本性质与静电场相同，在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。
2．电流(1)概念：电荷的定向移动形成电流。
(2)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。
(3)符号及单位：电流用符号I 表示，单位是安培，符号为A 。
常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)，1 A ＝103mA ＝106μA。
(4)表达式：I ＝q t(q 是在时间t 内通过导体某一横截面上的电荷量)。
(5)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
3．恒定电流(1)概念：大小、方向都不随时间变化的电流。
(2)形成：恒定电场使自由电荷速率增加，自由电荷与导体内不动的粒子的碰撞，使自由电荷速率减小，最终表现为平均速率不变。
1．自主思考——判一判(1)电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化。
(×) (2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。
(√) (3)恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场。
(×) (4)电流既有大小，又有方向，是矢量。
高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学
第1节 电源和电流1．理解电源的作用． 2．理解恒定电场的形成过程． 3．理解恒定电流的概念，会用公式q ＝It 分析相关问题． 4．知道电流形成的微观实质．一、电源1．定义：能把电子从正极搬运到负极的装置． 2．作用(1)维持电路两端有一定的电势差． (2)使闭合电路中保持持续的电流． 二、恒定电流 1．恒定电场(1)恒定电场：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．这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫恒定电场．(2)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化． 2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．(2)公式：I ＝q t或q ＝It ，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．(3)单位：安培，简称安，符号A ；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)． 1 A ＝103mA ；1 A ＝106μA．判一判 (1)有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流除电路中有电源外，电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．( )(2)电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而使电源两极之间有稳定的电势差，电路中形成持续的电流．( )(3)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子．( )(4)导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，电场线与导线表面垂直．( )(5)公式I ＝qt中，q 是通过导体横截面的电荷量，当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和．( )提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√想一想 电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗？方向不变的电流一定是恒定电流吗？提示：不一定．电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反．恒定电流是指大小和方向都不变的电流，方向不变、大小改变的电流不是恒定电流．做一做 如图所示，一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，每米电荷量为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 ．vqB ．q vC ．vqSD ．qv S提示：选A ．经过时间t ，通过右端横截面的电荷量Q ＝qvt ，根据I ＝Q t得I ＝vq ，A 正确．对电流的理解1．电流的形成(1)形成原因：电荷的定向移动． (2)形成条件：导体两端有电压．(3)电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合．2．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反．3．电流的大小(1)定义式：I ＝qt．用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．(2)两点说明①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I ＝q t求电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．②q ＝It 是I ＝q t的变形，是求电荷量的重要公式．4．电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量，而是标量．命题视角1 对电流定义的理解(多选)关于电流的概念，下列说法中正确的是( ) A ．导体中有电荷运动就形成电流B ．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向C ．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位D ．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零[解析] 导体中有大量的自由电子，总在不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t 内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故A 错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算规则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向运动，故B 错误；在国际单位制中，共有七个基本量，电流是其中之一，故C 正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电流为零，D 正确．[答案] CD命题视角2 定义式I ＝q t的应用(2018·重庆校级期中)如图所示，电解池内有一价的电解液，t s 内通过溶液内截面S 的正离子数是n 1，负离子数是n 2，设元电荷为e ，以下解释中正确的是( )A ．当n 1＝n 2时电流强度为零B ．当n 1>n 2时，电流方向从A →B ，电流强度为I ＝（n 1－n 2）e tC ．当n 1<n 2时，电流方向从B →A ，电流强度为I ＝（n 2－n 1）etD ．溶液内电流方向A →B ，电流强度I ＝（n 1＋n 2）e t[解析] 正电荷定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，A 、B 错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，I ＝qt公式中q 应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I ＝n 1e ＋n 2et，电流方向由A 指向B ，与正、负电荷的数量无关，C 错误，D 正确． [答案] D不同导体中电流的计算方法(1)金属导体：自由电荷只有自由电子，运用I ＝q t计算时，q 是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量．(2)电解液：自由电荷是正、负离子，运用I ＝q t计算时，q 应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(3)电离状态的气体：自由电荷既有正、负离子，也有自由电子，利用公式I ＝q t求气体导电电流时，q 应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(4)环形电流：有些电流，并不是导体内电荷的定向移动形成的，如电子绕核运动，经电场加速的粒子流、带电体的运动等，可以通过等效方法用I ＝q t求解等效电流．【题组突破】1．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法正确的是( ) A ．导线内部的电场就是电源所形成的电场B ．在静电平衡时，导线内部的场强为零，而导线外部的场强不为零，所以导线内部的电场不是稳定的C ．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零D ．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的解析：选D ．导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A 、B 、C 错，D 对．2．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( )A ．0B ．2ne tC ．3ne tD ．4ne t解析：选D ．由题意可知，在时间t 内通过某横截面的电荷量为n ·2e ＋2n ·e ＝4ne ，故根据电流的定义可知探测器电路中的电流为I ＝q t ＝4net，故选项D 正确． 电流的微观解释1．建立“柱体微元”模型：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段导体l ，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，设导体的横截面积为S ，导体单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q ．2．理论推导：AD 导体中的自由电荷总数：N ＝nlS ．总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq ．所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间：t ＝lv ．根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t＝nlSql /v＝nqSv ． 3．影响因素：从微观上看，电流取决于导体单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小和导体的横截面积．4．结论：从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．5．两个公式的比较I ＝q tI ＝nqSv公式性质 定义式 决定式 电流的意义 时间t 内的平均电流 某时刻的瞬时电流 描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质联系 由I ＝q t可导出I ＝nqSv 【题组过关】1．(多选)有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ；设单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为e ，此电子的定向移动速率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )A ．nvS ΔtB ．nv ΔtC ．I ΔteD ．I ΔtSe解析：选AC ．因为I ＝q Δt ，所以q ＝I ·Δt ，自由电子数目为N ＝q e ＝I Δte，C 正确，D错误；又因为电流的微观表达式为I ＝nevS ，所以自由电子数目为N ＝q e ＝I Δt e ＝nevS Δte＝nvS Δt ，A 正确，B 错误．2．(2018·广东佛山一中高二月考)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A ．I ΔleS m 2eU B ．I Δle m 2eU C ．I eSm 2eUD ．IS Δlem 2eU解析：选B ．设电子刚射出电场时速度为v ，长为Δl 的电子束内的电子数为n ，则eU ＝12mv 2 ①I ＝ne Δt ②Δt ＝Δl v③由①②③式解得n ＝I Δle m2eU，故B 正确．[随堂检测]1．现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源．以下关于电源的说法正确的是( )A ．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B ．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C ．只要电路中有电源，电路中就一定有电流D ．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量解析：选B ．电源的作用是维持正、负极之间有一定的电势差，这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集．外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动；在电源内部，需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A 错误．从能量转化的角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，故B 正确．若要电路中有电流，不仅需要有电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C 错误．电源是对电路提供能量的装置，故D 错误．2．(多选)如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面 A ，在铝导线上取一个截面B ，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( )A ．电流相等B ．电流不相等C ．自由电子定向移动的速率相等D ．自由电子定向移动的速率不相等解析：选AD ．由电流定义知I ＝q t ＝net，A 正确，B 错误．由电流的微观表达式I ＝nSqv 知，I 、n 、q 均相等，因为S A <S B ，所以v A >v B ，C 错误，D 正确．3．(高考上海卷)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其束流强度为1．2×10－5A ，则在1 s 内发射的重离子个数为(e ＝1．6×10－19C)( )A ．3．0×1012B ．1．5×1013C ．7．5×1013D ．3．75×1014答案：B4．已知铜导线中的电流为1 A ，铜导线的横截面积为1 mm 2，求：(1)在1 s 内，有多少个电子通过铜导线的横截面？(电子电荷量e ＝1．6×10－19C)(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N ＝q e ＝11．6×10－19(个)＝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v ＝I nqS＝18．5×1028×1．6×10－19×1×10－6 m/s ≈7．35×10－5m/s ． 答案：(1)6．25×1018个 (2)7．35×10－5m/s[课时作业] [学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1．关于电流的说法中正确的是( ) A ．根据I ＝q t，可知I 与q 成正比B ．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C ．电流有方向，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析：选D ．依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，选项A 错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B 、C 错误；选项D 正确．2．金属导体内电流增强，是因为( ) A ．导体内单位体积的自由电子数增多 B ．导体内自由电子定向移动的速率增大 C ．导体内电场的传播速率增大 D ．导体内自由电子的热运动速率增大解析：选B ．对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A 、C 错误；导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B 正确；导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系，D 错误．3．一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S ，导线单位长度内的自由电子数为n ，铜导线内的自由电子所带的电荷量为e ，自由电子做无规则热运动的速率为v 0，导线中通过的电流为I ．则下列说法中正确的是( )A ．自由电子定向移动的速率为v 0B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neSC ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD ．自由电子定向移动的速率为v ＝I ne解析：选D ．v 0为电子做无规则热运动的速率，非定向移动速率，故A 错误．对于电流微观表达式I ＝nqSv ，式中n 为单位体积内的自由电子数，而本题中n 为单位长度内的自由电子数，t 时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt ，电荷量Q ＝nvte ，所以电流I ＝Q t ＝nev ，所以v ＝I ne，故B 、C 错误，D 正确．4．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A ，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( )A ．1 500个B ．9．375×1019个 C ．9．375×1021个 D ．9．375×1020个解析：选C ．q ＝It ，n ＝q e ＝It e＝9．375×1021个． 5．如图所示的电解池，在1 s 的时间内，共有3 C 的正离子和3 C 的负离子通过截面xy ，则这个电路中的电流是( )A ．0 AB ．1．5 AC ．3 AD ．6 A解析：选D ．电解液中的正、负离子定向移动的方向相反，故它们产生同向的电流，由公式I ＝q t 得，电路中的电流I ＝3＋31A ＝6 A ，故D 正确．6．(2018·重庆市万州二中高二期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道．当环中电子以光速的110流动而形成10 mA 的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c ＝3×108m s ，电子电荷量e ＝1．6×10－19C)( )A ．5×1010B ．5×1011C ．1×102D ．1×104解析：选B ．电子运动一周所需要的时间：t ＝240110×3×108 s ＝8×10－6s在圆形轨道上任取一横截面，则在t 时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q ＝It ＝10×10－3×8×10－6 C ＝8×10－8 C环中具有电子数N ＝q e ＝8×10－81．6×10－19个＝5×1011个．7．铜的摩尔质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动速率为( )A ．光速cB ．I neS C ．IρneSmD ．mIneSρ解析：选D ．假设电子定向移动的速率为v ，那么在t 时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为vtSρ，摩尔数为vtSρm，所以电量q ＝vtSρne m ，I ＝q t ＝vSρne m ，于是得：v ＝ImneSρ． 二、多项选择题8．关于电流的方向，下列说法中正确的是 ( )A ．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B ．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析：选AD ．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A 正确，B 错误；电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C 错误，D 正确．9．给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( )A ．粗的地方电流大，细的地方电流小B ．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C ．各处的电流大小相同D ．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大解析：选CD ．同一根导线上的电流相等，故C 对；由I ＝nqSv 可得v ＝I nqS ，故D 对． 10．(2018·福建宁德一中高二检测)半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应满足( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小解析：选AB ．截取圆环的任一截面S ，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电荷量为Q ，则有：I ＝q t ＝Q T ，又 T ＝2πω，所以I ＝Qω2π．分析各选项可知本题选A 、B ． 三、非选择题11．如图所示，在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2 s 内分别有1．0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，溶液中的电流方向如何？电流为多大？解析：NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向运动．因为电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na ＋定向移动的方向相同，即由A 流向B ．Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1．6×10－19 C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 定向移动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过横截面M 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I ＝q t ＝|q 1|＋|q 2|t＝ 1．0×1018×1．6×10－19＋1．0×1018×1．6×10－192 A ＝0．16 A ．答案：由A 流向B 0．16 A12．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？解析：通过的电荷量为：q ＝It ＝4×10－6×24×3 600 C ≈0．35 C通过的电子个数为：N ＝q e ＝0．351．6×10－19个≈2．19×1018个． 答案：0．35 C 2．19×1018个。
高中物理 第二章 恒定电流 2.3 欧姆定律学案2(无答案)新人教版选修3-1(2021年整理)
浙江省台州市高中物理第二章恒定电流2.3 欧姆定律学案2（无答案）新人教版选修3-1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（浙江省台州市高中物理第二章恒定电流2.3 欧姆定律学案2（无答案）新人教版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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欧姆定律 班级 姓名 第 小组【目标一】通过实验探究导体中电压U 与电流I 的关系，熟记欧姆定律，应用图像分析1．根据书中的电路图连接实物图①电阻由导体本身决定，其单位为 .在U-I 图象中，电阻大小看 欧姆定律: 。
2.学生自主阅读P 。
47回答，线性元件的伏安特性曲线是 线，非线性元件的伏安曲线是 线。
请例举线性元件的导体有 ，非线性元件的导体有 。
3。
上图中伏安特性曲线中,比较A 、B 导体电阻的大小：甲图： ，乙图 。
【目标二】通过实验探究小灯泡中电压U 与电流I 的关系，分析小灯泡电阻与温度的关系4。
实验测量小灯泡的U 、I,描绘小灯泡的伏安特性曲线,将书本P47页的电路图连接实物图;小灯泡的电阻随温度的升高而增大，加在灯泡两端的电压较小时，通过灯泡的电流也较小，灯丝的温度较低；加在灯泡两端的电压较大时，通过灯泡的电流也较大，灯丝温度较高．(参考书本48页，第4题） 思考：小灯泡的伏安曲线是什么样的图形?请在下列图标中画出例题：已知一灯泡两端的电压为1 V 时，通过灯泡的电流是0.5 A ；灯泡两端的电压为3 V 时，通过灯泡的电流是1 A ；则当灯泡两端电压为2 V 时，通过灯泡的电流不可能是（ )A ．0。
人教版高中物理选修3-1第二章2-1-电源和电流(教案)
第二章恒定电流2.1电源和电流【教学目标】1．知道电源在直流电路中的作用2．知道恒定电流的定义、单位3．从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。
重点：电流的概念难点：从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。
【自主预习】1.电源观察教材P41的图2.1-1，A、B分别带正负电荷，如果在它们之间连接一条导线R，导线R 自由电子会在静电力的作用下定向移动(电流)，电子移动方向为（填A→B或B→A），若要保持持续的定向移动(电流)，A、B需有一个装置，使A、B周围的空间始终存在一定的电场，能使A、B间维持一定的电势差的装置称为。
2.恒定电场导线内的电场是由、等电路元件所积累的电荷共同形成的，电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会。
由的电荷所产生的的电场，称为恒定电场，3.恒定电流由于的作用，导体中自由电荷定向运动的速率，而运动过程中会与导体内不动的粒子从而减速，总体来说自由电荷定向运动的不随时间变化。
把、都不随时间的电流称为恒定电流。
I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，它们间的关系式为:_______。
电流的单位为，简称，符号是，常用的电流单位还有和。
【典型例题】一、形成电流的条件【例1】如图验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列叙述中错误的是（）A、有瞬时电流形成，方向由A到BB、A、B两端的电势不相等C、导体棒内的电场强度不等于零D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动一、电流的定义【例2】已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的核外电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？二、电流的微观表达式【例3】有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积导线有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速度为v，在Δt时间里，通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )A．nvSΔt B．nvΔtC．IΔt/q D．IΔt/Sq【例4】如图所示的电解槽中，如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB，那么⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向；⑵电解槽中的电流方向如何？⑶4s内通过横截面AB的电量为多少？⑷电解槽中的电流为多大？【课后练习】1.形成持续电流的条件是( )A.只要有电压加在物体的两端B.必须保持导体两端有电压C.只在导体两端瞬时加电压D.只要有大量的自由电荷2.在由电源、导线等电路元件所形成的电路中，以下说法正确的是（）A.导线中的电场强度处处为零B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行C.导线内各点的电势相等D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低3.以下说法正确的是（）A.导体中的电流是正电荷的定向移动形成的B.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率C.单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大D.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大4.某电解池，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流是( )A.0B.0.8AC.1.6AD.3.2A5.导体中电流I的表达式为I＝nqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是( )A．导体运动的速率B．电流传导速率C．自由电荷定向移动的速率D．电子热运动速率6．下列说法中不正确的是( )A．导体中有电荷运动就形成电流B．电流的方向一定与负电荷的定向移动方向相反C．对于导体，只要其两端有电压就有电流D．国际单位制中电流的单位是安7.将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积S铝＝2S铜．在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是( )A．I A＝I B B．I A＝2I BC．I B＝2I A D．不能确定8．在示波管中，电子枪2 s内发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为( ) A．4.8×10－6 A B．3.0×10－13 AC．9.6×10－16 A D．3.0×10－6 A9．一个半径为r(米)的细橡胶圆环，均匀地带上Q(库仑)的负电荷，当它以角速度ω(弧度/秒)绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流的大小为( )A．Q B.Q2πC.Qω2πD.2Qωπ10．关于导线中的电场，下列说法正确的是( )A．导线内的电场线可以与导线相交B．导线内的电场E是电源电场E0和导线侧面堆积电荷形成的电场E′叠加的结果C．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D．导线中的电场是静电场的一种11．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流判断正确的是( )A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变大D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小12．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束．已知电子的电荷量为e、质量为m.求在刚射出加速电场时，一小段长为ΔL的电子束内电子个数是多少？答案：例1.答案e22πr2mkmr解析 所谓等效电流，就是把电子绕核运动单位时间内的电荷量通过圆周上各处看成是持续运动时所形成的电流，根据电流强度的定义即可算出等效电流的大小．截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量q ＝e.则有：I ＝q t ＝e T再由库仑力提供向心力，有：k e 2r 2＝m 4π2T 2r 得 T ＝2πr e mr k 解得I ＝e 22πr 2mkmr 例2答案 AC解析 此题考查对电流强度公式I ＝q/t 的理解及电流强度的微观表达式I ＝nqvS 的理解．在Δt 时间内，以速度v 移动的电子在铜导线中经过的长度为v Δt ，由于铜导线的横截面积为S ，则在Δt 时间内，电子经过的导线体积为v ΔtS.又由于单位体积的导线有n 个自由电子，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为nvS Δt ，故A 正确．由于流经导线的电流为I ，则在Δt 时间内，流经导线的电荷量为I Δt ，而电子的电荷量为q ，则Δt 时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为I Δt/q ，故C 也正确.例3解析：⑴电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动⑵电解槽中的电流方向向右⑶8C 的正电荷向右通过横截面AB ，而8C 的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8C 正电荷向右通过横截面，故本题的答案为16C⑷由电流强度的定义I=416 t Q =4A 课后检测1。
人教版 高二物理 选修3-1：2.1电源和电流 导学案设计(无答案)
亳州一中南校高二物理翻转课堂课时学习任务单班级小组姓名使用时间年月日编号学案内容问题记录二、微课助学(二).电流的微观表达式【思考】一段粗细均匀的导体，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。
则t时间内通过横截面的电量Q是多少？电流I为多少？---思考并推导【推导】电流的微观表达式(三). 三种速率①电子热运动的平均速率：金属导体中的大量自由电子在不停地做无规则热运动，热运动的平均速率很大，但从其宏观效果上看，由于热运动向各个方向运动的机会相等，没有电荷的定向移动，故不能形成电流，因而热运动的平均速率对形成电流没有贡献，常温下电子热运动的速率数量级为105m/s。
②定向移动的平均速率：导体中自由电荷定向移动的平均速率是很小的，一般为10－5m/s。
自由电子在很大的无规则热运动上又叠加上了一个很小的定向移动，但就是这一定向移动的速率使电荷定向移动形成了电流。
③电流传导速率：等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动而形成电流。
请同学们记录自己的错题并分析原因。
进阶练习学生笔记教师点拨)自我反思：6、如图所示，在NaCl溶液中，正负电荷定向移动，其中Na+水平向右移动。
若测得4s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向和大小为（）A、水平向左0.8AB、水平向右0.08AC、水平向左0.4AD、水平向右0.04A7、（多选）如图所示，将左边的铜导线与右边铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍。
在铜导线上取一个截面A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地面地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的（）A、电流相等B、电流不相等C、自由电子定向移动的速率相等D、自由电子定向移动的速率不相等8、有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I .设单位体积内导线中有n 个自由电子,电子的电荷量为q ,此时电子的定向移动速度为v ,则在△t 时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为（）A.nvS△t B .nv△t C.I△t/q D .I △t/(Sq )9、一个半径为r(m)的橡胶圆环，均匀地带上Q库仑的负电荷，当它以角速率ω(rad/s)绕中心轴顺时针匀速转动时，环中等效电流的大小为( )A．Q B. Q/2π C. Qω/2π D. 2Qω/π。
【精品】高中物理选修3-1-优秀教案--2.1《电源和电流》
选修３-1第二章第一节《电源和电流》教学设计一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。
二教学目标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。
三、教学重点、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。
四学情分析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。
五、教学方法探究、讲授、讨论、练习六、课前准备投影片,多媒体辅助教学设备七课时：一课时八、教学过程【过渡】要回答这个问题，就要从电源的知识学起。
(一）、电源（投影)教材图2.1－1，(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?（投影）教材图2.1－2，（如图所示)提出问题：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。
精选高中物理第二章恒定电流第二章恒定电流2-1电源和电流教案新人教版选修3-1
《电源和电流》教学设计一、教材内容分析本节课是人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-1第二章《恒定电流》的第一节内容，是电场知识和电路知识两部分的紧密衔接，具有承上启下的作用。
本节课需要一个课时。
本节课从电场知识入手，通过分析讨论有效地将“场”和“路”的知识相联系，这样的安排符合学生的认知规律，有利于培养学生不断运用所学的知识来解决实际问题，从而培养学生的分析和解决问题的意识和能力，激发学生的求知欲和学习兴趣。
二、教学目标知识与技能目标:1、明确电源在直流电路中的作用和导体中的恒定电场2、知道恒定电流的概念描述电流的强弱程度的物理量——电流3、从微观的角度理解导体中的电荷定向移动和电流之间的关系过程与方法：在理解电流形成的基础上通过类比和分析使学生对电源的概念、导线中的电流等方面有更好的理解，培养学生独立思考解决问题的能力。
情感态度价值观：1、通过本节对电源电流的学习，培养学生将物理知识应用于实践中的意识，使学生认识到知识来源与实践。
2、过本节的学习使学生学会多种解题方法，培养学生的科学思维习惯。
三、学习者特征分析由于学生知识单一、比较粗浅、又充满好奇心，初中学过的电学知识时间比较久，所以在课堂上采用教师引导学生分析、学生主动思考、师生共同总结相结合的特点，这样既能发散学生的思维又能调动学生的积极性，从而活跃了课堂气氛、减少了学生学习的恐惧感，增强了信心。
四、重难点及突破措施重点：1）电源的作用2）恒定电场的概念3）电流大小的计算难点：电源与抽水机进行类比重难点突破措施：1）讲解概念时采用教师引导，学生分析，充分发挥学生的主观能动性，这样既掌握了知识又活跃了课堂气氛。
2）通过电源与抽水机进行类比，尽量注重本节知识与生活、社会相联系，这样让学生体会到物理就在我们身边，把抽象的知识具体化。
五、教学策略选择与设计1、通过对电源的介绍，促使学生了解生活中的电、激发学生学物理的兴趣。
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2.1电源和电流
班级姓名【学习目标】
1．了解电流的形成；知道电源的作用和导体中的恒定电场．
2．知道电流的定义，单位、方向的规定；理解恒定电流．
3．理解电流形成的微观实质．
【重点】电流表达式的准确理解和灵活运用公式进行计算
【难点】电流微观表达式的推导和解释
【新课教学】
【任务一】电源及作用
问题一：
1、回顾电流如何形成的？
2、电流的形成需满足怎样的条件？能否从所学电场知识角度加以分析解释。
3、电路中形成持续电流的条件？
【巩固训练】
针对训练1下列关于电源的说法正确的是（）
A.电源就是电压
B.电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷维持一定的电势差
C.与电源相连的导线中的电场是由电源正、负上的电荷形成的
D.在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极
【任务二】电流理解与计算
问题二：
1、电流大小及单位
2、电流的方向如何规定？从电场的角度分析同时存在正负电荷时的受力。
3、电流是矢量么？
【巩固训练】
针对训练2：在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为________；
针对训练3：某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______．
【任务三】电流的围观解释推导及解释
情景叙述：导体内每个自由电荷的电量为q，定向移动速度为v，导体的横截面积为S，单位体积内的自由电荷数n。
证明：电流的微观表达式。
【巩固训练】
针对训练4：有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流为I。
已知铜导线的密度为 ，铜的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常熟为N A，电子的电量为e，本问题认为每个铜原子贡献一个电子。
求中自由电子定向移动的速率。
作业
1．关于形成电流的条件，下列说法正确的是( )
A．物体内有自由移动的电荷 B．物体内有自由电荷且两端有电势差
C．物体两端存在电压 D．导体两端存在电压
2．下列叙述中正确的是( )
A．导体中电荷运动就形成电流
B．国际单位制中电流的单位是安
C．电流强度是一个标量，其方向是没有意义的
D．对于导体，只要其两端电势差不为零，电流强度必定不为零
3．一段横截面积为0.5cm2的导体材料中，每秒钟有0.2C正电荷和0.3C负电荷相向运动，则电流强度是( )
A．0.2 A B．0.3 A
C．0.5 A D．104 A
4．关于电流，下列说法中正确的是( )
A．导体中无电流的原因是其内部自由电荷停止了运动
B．同种材料制成的两个金属导体都通电，则电流大的那个导体内自由电荷定向移动速率大
C．由于电荷做无规则热运动的速度比电荷定向移动速率大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多
D．电荷做无规则热运动不形成电流
5．关于电流的概念，下列说法中正确的是( )
A．导线中有电荷运动就形成电流
B．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向
C．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位
D．对于导线，只要其两端电势差为零，电流也必为零
6．有稳定电流时关于导体中的恒定电场．下列说法正确的是( )
A．导体中的电场是由电源两极电荷在空间直接形成的
B．导体中的电场是由导体内自由电荷形成的
C．由于处于静电平衡状态，导体内场强为零
D．导体中的电场分布不随时间变化
7．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有( )
A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2
倍
C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小8．如图所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是( )
A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A
B．溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消
C．溶液内电流方向从A到B，电流强度I＝
n1e
t
D．溶液内电流方向A→B，电流强度I＝
n1＋n2 e
t
9．铜的原子量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为( )
A．光速 B.
I
neS
C.
ρI
neSm
D.
mI
neSρ
10、已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？。