人教版高中物理选修3-1恒定电流》ppt

新课标人教版课件系列《高中物理》选修3-1第二章《恒定电流》2.1《导体中的电场和电流》教学目标一、知识与技能1．让学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由电子平均速率的关系。二、过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。三、情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。教学重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?一、电源导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流.(瞬时电流)1、电流的形成2、持续电流的形成倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。装置P电源-BA-A++++++++_B_______等势体导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差AB水池导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体,达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流抽水机---+A+++++++___B_____P--电源1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.--+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线MNE0FFnFt二.导线中的电场--+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线MNE0FFnFtMNE0E0E′MNE导线内很快形成沿导线方向的电场二.导线中的电场导体内的电场线保持和导线平行小结:形成电流的条件（1）存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子（2）导体两端存在电压当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流．电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?思考题导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。-----恒定电场恒定电场由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.恒定电场电场强度不变自由电子在各个位置的定向运动速率也不变串一个电流表,读数不会变(恒定电流)三、恒定电流电流：1、定义：大小、方向都不随时间变化的电流用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱2、公式：Itq4、方向：正电荷定向移动的方向金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。可得tqI3、单位：安培A其他单位mAμA（1）电流为标量，电流虽有方向但是标量（2）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。例1某电解池，如果在1s中内共有5.0×1018个二价正离子和5.0×1018个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？答案：1.6A说明例2有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62×1023mol-1，电子的电量e=-1.6×10-19C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。解：设自由电子定向移动的速率是v通过横截面的电荷量是eNMneqAvtSρ由tqI得MeIAvSNρ从中解出SNAIMveρ代入数值后得v=7.5×10-5m/s四、电流的微观表达式推导：一段粗细均匀的导体长为l,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。ABι总电量电荷总数nqSvnlSql/vNqtQIl/vvtvsv例3.有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A.已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.02×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62×1023mol-1，电子的电量e=-1.6×10-19C。求:铜导线中自由电子定向移动的速率AIMvSNe57.510/ms答案：思考题如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？电子定向移动的速率约10-5m/s，电子热运动的平均速率105m/s，电场的传播速率3×108m/s.三种速度的区别（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）（2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2—-10-3m的数量级。（对每个电子而言）（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常情况为每秒几百米。1、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压2、电源的作用：提供持续的电压3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行.(恒定电场)4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.（1）定义式I=q/t（2）金属导体中电流的计算式小结nqsvIn为单位体积内自由电荷数目，S为导体横截面积，v为电荷定向移动速率,q为每个自由电荷的电量教学目标1、知识与技能理解电动势的概念，掌握电动势的定义式。2、过程与方法通过本节课教学，使学生了解电池内部能量的转化过程，加强对学生科学素质的培养。3、情感、态度与价值观了解生活中的电池，感受现代科技的不断进步。教学重点与难点1、电动势的概念，对电动势的定义式的应用。2、电池内部能量的转化；电动势概念的理解。教学方法探究、讲授、讨论、练习+++---+++++++++一、电源1、电源的内部电场如何？2、如果接入导线，如图所示，正电荷将怎样移动？3、导线中的电流方向？4、电源正极的正电荷会不断流向负极，电源两极间的电压怎样变化？电源在这的作用是什么？5、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力做正功还是负功？6、什么力来克服电场力做功？从能量的角度看，电源的作用是什么？一、电源1、电源的作用：从能量的角度看，电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置。思考1、电池和发电机中的非静电力分别是什么？2、根据电源的作用，可以类比与我们生活中的什么物体？3、不同的电源中，非静电力做功的本领相同吗？二、电动势1、定义：电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。WE=q2、定义式：3、单位：V1V=1J/C4、物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。二、电动势5、电动势有电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。7、电源的另一重要参数———内阻。6、电动势是标量三、生活中的电池太阳电池干电池铅蓄电池锂电池锌汞电池电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培小时（A·h）或毫安小时（mA·h）做单位影响电源的参数电池的容量:内阻电动势容量A.在电源内部把正电荷从负极移到极，非静电力做功，电能增加B.对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大C.电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多1、关于电动势，下列说法正确的是（）AC课堂训练A、电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转变为电能B、蓄电池两极间的电压为2VC、蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能D、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）强2、铅蓄电池的电动势为2V，这表示（）ABD课堂训练2.3《欧姆定律》教学目标一、知识与技能：1.知道电流的产生原因和条件．2.理解电流的概念和定义式，并能进行有关的计算3.理解电阻的定义式，掌握欧姆定律并能熟练地用来解决有关的电路问题．知道导体的伏安特性．二、过程与方法：1.通过电流与水流的类比，培养学生知识自我更新的能力．2.掌握科学研究中的常用方法——控制变量方法，培养学生依据实验，分析、归纳物理规律的能力．三、情感与价值观重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识，通过电流产生的历史材料的介绍，使学生了解知识规律的形成要经过漫长曲折的过程，培养他们学习上持之以恒的思想品质．教学重点理解定律的内容以及其表达式、变换式的意义教学难点运用数学方法处理实验数据，建立和理解欧姆定律教学方法探究、讲授、讨论、练习教学用具多媒体课件在导体的两端加上电压，导体中才有电流.导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？分压电路：(控制电路)可以提供从零开始连续变化的电压实验电路ESRAAV测量电路:测导体A的电流、电压ESRAAV演示一、数据记录0.40100.300.200.100.501.001.502.00U/I2.500.5050.250.200.150.100.05电压（V）电流（A）电流（A）BA导体二、数据处理做U-I图象1、U-I图像是一条过原点的直线。2、同一导体，电压与电流的比值为定值。导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。3、公式：4、单位：2、物理意义：1、定义：兆欧（MΩ）千欧（kΩ）国际单位制中欧姆（Ω）反映了导体对电流的阻碍作用IURIU一、电阻（R只与导体本身性质有关）二、欧姆定律１．内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻成反比．RUI3、适用条件：金属导电和电解液导电2、公式三、导体的伏安特性1．伏安特性曲线：导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线图线斜率的物理意义是什么？电阻的倒数OIUAB2．线性元件和非线性元件符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件；不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线,这种电学元件叫做非线性元件．OIUD.从可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零RUI/IUR/IRUIUR/1、对于欧姆定律，理解正确的是（）A.从可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B.从可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C.从可知，导体两端的电压随电阻的增大而增大A练习:OIUabcd2.某同学对四个电阻各进行了一次测量,把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U-I坐标系中描点,得到了图中a、b、c、d四个点.请比较这四个电阻值的大小.RaRbRcRdIUR3、图为两个导体的伏安特性曲线，求（1）R1：R2（2）两电阻串联在电路中，导体两端的电压比U1：U2（3）若并联在电路中，电流之比I1：I2R1R2（1）３:１（2）３:１（3）１:３作业:课本P481、2、3《学案》P48双基训练《习案》2.4《串联电路和并联电路》教学目标（一）知识与技能1、了解串联和并联电路的连接方式，掌握串并联电路的电流和电压特点。2、掌握电组的串并联的计算。3、知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的。4、了解电流表（表头）的原理，知道什么是满偏电流和满偏电压。5、理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流电阻的阻值。（二）过程与方法知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的。通过分压电阻和分流电阻阻值的计算，培养学生应用所学物理知识解决实际问题的能