高中物理新课标版人教版选修3-1精品课件：2.1《导体中的电场和电流》(PPT课件可编辑)

新课标人教版课件系列《高中物理》选修3-12.1《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。1．电流：电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流．电荷的定向移动形成电流．电流的形成-BA-A++++++++_B_______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导体中产生电流的条件:水流AB连通器水势A水势B电流的形成-BA-A++++++++_B_______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导体中产生电流的条件:抽水机水流AB连通器水势A水势B电流的形成导体两端存在电势差---+A+++++++___B_____P--1.能把电子从A搬运到B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.一.电源形成电流的条件：（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．--+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_____PMNE0FFnFtMNE0E0E′MNE导线内很快形成沿导线方向的电场导体内的电场线保持和导线平行假设在电源正、负极之间连一根导线二.导线中的电场---+A+++++++___B_____P--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。由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.恒定电场由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流三.恒定电流三.恒定电流1.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流2.电流(I):表示电流的强弱程度.定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流.公式:I=q/t单位:国际单位：安培(A)1A=1C/s常用单位：毫安(mA)、微安(μA)方向:正电荷定向移动的方向电流是标量注意（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。（2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；（3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反．导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。1、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______；2、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_____．1A2A3．决定电流大小的微观量在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C，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，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C．已知：n为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率在时间t内通过导体某截面的电量为:所形成的电流为:Q=(VtS)nqI=Q/t=nqSV例题: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=6.02×1023mol-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.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.AIMvSNe57.510/ms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.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C3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是()A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同4、某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？I=3.2A5、氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？RevtqI2