2.1电源电流电阻教案-经典教学教辅文档.docx
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1、适用学科高中物理适用年级高二适用区域人教版区域课不时长(分钟)2课时知识点带电粒子在电场中的运动教案i教学目标1 .让先生明确电源在直流电路中的作用,理解导线中的恒定电场的建立.2 .知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量-电流.3 .从微观意义上看电流的强弱与自在电子平均速率的关系.4 .理解电动势的的概念及定义式。知道电动势是表征电源特性的:物理量.5,从能量转化的角度理解电动势的物理意义.教学重点电流定义式和微观表达式、电动势的理解教学难点电流微观表达式、理解电动势的物理意义教学过程一.导入复习初中物理电源、电流电路的知识点(I)电源:能够提供电流的安装,或把其他方式的能转化为电能
2、的安装。(2)电源的作用:在电源的内部不断地聚集正电荷负极聚集负电荷,以持续对外供电。(3)电流:电荷的定向挪动构成电流。(4)方向的规定:把正电荷挪动的方向规定为电流的方向。(5)电阻:表示导体对电流妨碍作用的大小。(6)导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积,还与温度有关。注:在电源内部,电流的方向从电源的正极到负极。电流的方向与自在电子定向挪动的方向相反。本节是对初中物理电源和电流等的微观研讨。次要研讨电源和电流的微观表示等。今天次要研讨电源、电流和电阻的关系。二、知识讲解(一再点解读一、电源1 .概念在电路中把在电场力作用下挪动到导体A的电子搬运到导体
3、B的安装。2 .作用在导体A、B两端保持必然的电势差。使电路中保持持续的电流。二、恒定电流1 .恒定电场定义:由不变分布的电荷所产生的不变的电场。构成: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构成的。特点:导线内的电场线与导线平行,电荷的分布是不变的,导线内的电场是沿导线切线方向的恒定电场。恒定电场与静电场的关系:在恒定电场中,任何地位的电荷分布和电场强度都不随工夫变化,因而其基本性质与静电场相反,在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系,在恒定电场中一样适用。2 .电流概念:电荷的定向挪动构成电流。物理意义:表示电流强弱程度的物理量。符号及单位:电流用符号I表示,单位是
4、安培,符号为A。常用单位还有毫安(mA)和微安(A),1A=103mA=IO6A0表达式:I=(q是在工夫t内经过导体某一横截面上的电荷量)。方向:规定正电荷定向挪动的方向为电流方向。3 .恒定电流概念:大小、方向都不随工夫变化的电流。构成:恒定电场使自在电荷速率添加,自在电荷与导体内不动的粒子的碰撞,使自在电荷速率减小,毕竟表现为平均速率不变。三、实验探求:影响导体电阻的要素1 .与导体电阻有关要素的测量方法电阻丝横截面积的测量:把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上(例如铅笔),用刻度尺测出多匝的宽度,然后除以圈数,得到电阻丝的直径,进而计算出电阻丝的横截面积;或用螺旋测微器测出电阻丝的直径,进
5、而得到电阻丝的横截面积。(2)电阻丝长度的测量:把电阻丝拉直,用刻度尺量出它的长度。电阻的测量:连接适当的电路,测量电阻丝两端的电压U和经过电阻丝的电流I,由R=:计算得到电阻。2 .探求导体电阻与其影响要素的关系(1)实验探求项目内容实验目的探求导体电阻与长度、横截面积、材料的关系实验电路-(S-;:-43.实验方法控制变量法:在长度、横截面积、材料三个要素,b、C、d与a分别有一个要素不同实验原理串联的a、b、c、d电流相反,电压与导体的电阻成反比,测量出它们的电压就可知道电阻比,从而分析出影响导体电阻大小的有关要素(2)逻辑隹理探求导体电阻与长度的关系:一条导线可看成有相反长度的多段导线
6、串联,由串联电路的性质可分析出导体的电阻R=L导体电阻与横截面积的关系:多条长度、材料、横截面积都相反的导体紧紧束在一同,由并联电路的性质分析出导体的电阻Rj导体电阻与材料的关系:由实验探求得到长度、横截面积相反而材料不同的导体电阻不同。四、电阻定律1 .内容:同种材料的导体,其电阻R与它的长度1成反比,与它的横截面积S成反比;导体电阻还与构成它的材料有关。2 .公式:R=P:。3 .符号意义:1表示导体沿电流方向的长度,S表示垂直电流方向的横截面积,P是电阻率,表征材料的导电功能。4 .材料特性运用(1)连接电路的导线普通用电阻率小的金属制造。金属的电阻率随温度的降低而增大,可用来制造电阻温
7、度计,精密的电阻温度计用箱制造。有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制造标准电阻。考点1对电流的理解电荷的定向挪动构成电流。当把导体和电源连接后,导体中构成恒定电场,导体中的自在电荷在电场力的作用下定向挪动构成电流。产生电流的条件:导体两端有电压。构成持续电流的条件:电路中有电源且电路闭合。5 .电流的方向规定正电荷定向挪动的方向为电流的方向,则负电荷定向挪动的方向与电流的方向相反,金属导体中自在挪动的电荷是自在电子,故电流的方向与自在电子定向挪动的方向相反。6 .电流的大小(I)I=I是电流的定义式,I=neSv是电流的决定式,故电流的大小与经过导体横截面的电荷量和通电工夫无关。公
8、式I=W求出的是电流在工夫t内的平均值,对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。电解液中正、负离子定向挪动的方向虽然相反,但正、负离子定向挪动构成的电流方向是相反的,运用I=F时,q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。(4)q=It是求电荷量的重要公式。7 .电流是标量电流虽然有方向,但是它恪守代数运算法则,所以电流不是矢量而是标量。考点2电流的微观表达式1.建立模型如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为1的导体,两端加必然的电压,导体中的自在电荷沿导体定向挪动的速率为V,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自在电荷数为n,每个自在电荷的电荷量为q02.理论推导AD导体中的自在电荷总数:
9、N=nlSo总电荷量Q=Nq=nlSq0一切这些电荷都经过横截面D所需求的工夫:t=LV根据公式q=It可得:导体AD中的电流:I=*竿=nqSv0V3.结论阻的决定式,图中所示为一块长方体铁块,因而可知,从微观上看,电流取决于导体中单位体积内的自在电荷数、每个自在电荷的电荷量、定向挪动速率的大小,还与导体的横截面积有关。自在电荷定向挪动速率自在电荷定向挪动构成电流,其中电荷定向挪动的速率通常是W5m/s的数量级无规则热运动速率导体中的自在电子在不停地做无规则运动,由于沿各个方向无规则运动的机会相等,故不能构成电流。常温下自在电子热运动的速率的数量级为IO,ms电场传播速率(或电流传导速率)等
10、于光速,闭合开关的瞬间,电路中各处以真空中的光速。构成恒定电场,在恒定电场的作用下,电路中各处的自在电子几乎同时开始定向挪动,全部电路也几乎同时构成了电流考点4对电阻定律的理解若经过电流L,则RI=P3;若经过电流12,则R2=pRo导体的电阻反映了导体妨碍电流的性质,是由导体本身性质决定的。2 .适用条件:温度必然,粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。3 .电阻定律是经过大量实验得出的规律。1 U4.R=P4与R=的比较1R=PmURq意义电阻定律的表达式,也是电阻的决定式电阻的定义式,R与U、I无关作用提供了测定电阻率的一种方法:P_RSri提供了测定电阻的一种方法:伏安法适用范围适
11、用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体纯电阻元件联系导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积,而不是U和I三、例题精析期审安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核的运动可等效为环形电流。设电荷量为e的电子以速率V绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是()A.电流大小为电流方向为顺时针B.电流大小为一,2rr电流方向为顺时针C.电流大小为肃丁电流方向为逆时针D.电流大小为电流方向为逆时针【答案】CPVP【解析】电流大小1=5=七=.,方向与电子运动的方向相V反,即沿逆时针方向,选项C正确。【点睛】首先确定正电荷挪动方向为电流方向
12、,再经过计算即可。翼困(多选)一横截面积为S的铜导线,流过的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自在电子,电子的电荷量为q,此时电子的定向挪动速率为V,在At工夫内,经过导线横截面的自在电子数目可表示为()B. nv tIt D.-r-SqA.nvStItC.q【答案】ACQ【解析】由I=,可得,在At工夫内经过导线横截面的电荷量Q=It,所以在这段工夫内经过的自在电子数为N=Q=q,所以Cqq对、D错;由于自在电子定向挪动的速率是v,所以在工夫At内,位于横截面积为S、长为I=VAt的这段导线内的自在电子都能经过横截面,这段导线的体积V=Sl=SV3所以At内经过横截面的自在电子数为N=nV
13、=nvSAt,A对、B错。Q【点睛】电荷的微观表达:电荷量Q=It,电子数N=W长度I=Vqt,体积V=Sl=SVAt,从而得出自在电子数N=nV=nvSAt。4呼十,一根导线,分别通以不同电流,并保持温度不变,当电流较大时,以下说法正确的是()A.单位体积内自在电子数较多B.自在电子定向挪动的速率较大C.自在电子的热运动速率较大D.电流的传导速度较大【答案】B【解析】对同一根导线单位体积内的自在电子数是一样的,A错误;电流和自在电子的定向挪动的速率有关,与自在电子的热运动速率无关,故B正确,C错误;电流的传导速度是电场的构成速度等于光速c,和电流的大小无关,选项D错误。【点睛】电流和自在电子
14、的定向挪动的速率有关,与自在电子的热运动速率无关;电流的传导速度是电场的构成速度等于光速c,和电流的大小无关。【题干】如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=2bc0当将A与B接入电压为U的电路中时,电流为I;若将C与D接入电压为U的电路中,则电流为()I2I1-4BD41I1-2AC【答案】A【解析】设沿AB方向的横截面积为S1,沿CD方向的横截面积为S1S2,则有U=5,AB接入电路时电阻为R,CD接入电路时电阻为R2,02乙Iabp则有含=Y=;由欧姆定律得电流之比解得L=4LIv2Ibc1Kl4ps=41,故A正确。【点睛】本题重点在于解决哪一段电阻有效的成绩,如接AB时,ab和de
15、为长,ad和be为宽。、课堂运用._产】以下关于电流方向的说法中正确的是()A.电荷的定向挪动方向即为电流的方向B.电流的方向总是从电源的正极流向负极C.电流既有大小,又有方向,是一个矢量D.在电源内部,电流从负极流向正极【答案】D【解析】正电荷的定向挪动方向与电流方向相反,负电荷的定向挪动方向与电流方向相反;电流虽有方向,但不符合矢量运算法则,不是矢量,而是标量;外电路中电流从正极流向负极,电源内部电流从负极流向正极,故A、B、C错,D正确。2.【题干】一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,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,由于棒运动而构成的等效电流大小
16、为()qA.qvB.-vrqnqvC.qvSD.O【答案】A【解析】工夫t内经过垂直于棒运动方向某一横截面的电荷量Q=Qqvt,依电流的定义式可得I=f=qv,故A正确。3.【题干】一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S,导体单位长度内的自在电子数为n,金属内的自在电子的电荷量为e,自在电子做无规则热运动的速率为v。,导体中经过的电流为I,则以下说法中正确的有()A.自在电子定向挪动的速率为VOB.自在电子定向挪动的速率为v=4neSC.电场传播的速率为真空中的光速CD.自在电子定向挪动的速率为V=ne【答案】CD【解析】对电流微观表达式I=nqSv式中n为单位体积内自在电荷数,而本题中n为单位
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