第二章恒定电流第1-2节.doc

湖南宁乡一中导学案高二物理选修3-1 第二章 恒定电流1电源和电流撰稿人：周光辉 【学习目标】 1、了解形成的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。初步体会动态平衡的思想。2、理解电流定义，知道电流的单位、方向的规定；知道恒定电流。 3、从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。 【合作探究】 电源 1、有些情况下，电流只能存在一瞬间；而有些情况下电流却又能持续存在，前者如雷鸣电闪，后者如电灯等。这是为什么呢？ 2、如下图，A、B两导体分别带正、负电荷，如果在它们之间连接一条导线R，试分析导线R中电流的形成及特点。 3、如右图，倘若在A、B之间连接一个装置P，它能源源不断地把经过R流到A的电子取走补充给B，情况又将有何变化？ 4、电源及其作用 5、类比理解：如图甲，上方储水池和下方水池有一定的高度差，若在它们之间用一带开关的细管相连；如图乙，在上方储水池和下方水池之间有一水泵系统可将下方水池中的水不断抽上储水池。请同学们自己进行类比，理解电源及其的作用等。乙甲 恒定电场1导线中的电场的形成、方向、特点： 2、恒定电场概念、性质： 恒定电流1、恒定电流的形成、概念： 2、电流（1）形成： （2）表达式： （3）符号、单位： （4）物理意义： （5）方向、性质： 典型例题例1、取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？ 典型例题例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kg/m3，铜的摩尔质量kg/mol，阿伏加德罗常数mol-1，电子的电量C。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率，试比较该速率与电流传导速率、电子热运动速率的差异。 【基础演练】1、关于电流的说法正确的是（ ）A、根据I=q/t，可知I与q成正比。B、如果在任何相等时间内通过导体横截面的电量相等，则导体中的电流一定是恒定电流。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2、下列关于电流方向的说法中，正确的是（ ）A、电流的方向就是自由电荷定向移动的方向B、电流的方向就是正电荷定向移动的方向C、在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反D、在电解液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同3、关于形成电流的条件，下列说法正确的有( ) A、导体中的自由电子不停地运动 B、导体接在电路上C、导体放置于电场中 D、导体两端存在着电压4、电路中每分钟只有60万亿个自由电子通过横截面积为0.610-6m2的导线，那么电路中的电流是 。【巩固提升】5、有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为q，此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为A. B. C. D. 6、如果导线中的电流为1mA，那么1s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若算得“220V，60W”的白炽灯正常发光时的电流为273mA，则20s内通过灯丝的横截面的电子是多少个？ 7、某一电解池，如果在1s内共有5.01018个二价正离子和11019一价负离子通过某一横截面，则通过这个横截面的电流是多少？ 8、原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率V在半径为r的圆周轨道上绕核运动，电子的电荷量为e，等效电流有多大？ 2电动势撰稿人：周光辉 【学习目标】 1、知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置。 2、了解电路中（电源外部和内部）自由电荷定向移动过程中，静电力和非静电力做功与能量转化的关系。 3、了解电源电动势的基本含义，知道其定义式，理解电源有内阻等。 【合作探究】 电流 1、自由电荷的定向移动形成电流。在金属导体中，能够自由移动的电荷是 ；在电解质溶液中，能够自由移动的既有 又有 。负电荷向某一方向的定向移动相当于正电荷向 方向的定向移动。为了方便，我们规定正电荷的定向移动方向为电流方向。2、如下图甲，外电路中电流方向为：由电源的 极流向 极内电路中（电源内部）电流方向为：由电源的 极流向 极同样是正电荷，为什么在电源内部和外部会向“相反”方向移动呢？思考原因后再在下一个学习环节中进行整理。甲乙电源 1、将上图中甲和乙两种情况进行类比，理解电源的作用。（1）从什么力使正电荷移动的角度分析：外电路： 。内电路： 。 。（2）从能量转化的角度进行分析：外电路： 。内电路： 。 。（3）电源的作用：电源中的“非静电力”克服“ ”做功，把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极。从能量转化的角度看，电源是通过“非静电力”做功把其他形式的能转化电势能的装置。比如，电池中的“非静电力”是 ，它使 能转化为电势能；在发电机中，“非静电力”是电磁作用，它使 能转化为电势能。（4）电源“非静电力做功的本领”：电源在电路中发挥的作用可类比于上图乙中的 ，与之类似，在不同的电源中，“非静电力”做功的本领也不相同：有些电源它的两极间电势差比较大，非静电力移动单位正电荷时做的功就比较 ，其他能转化为电势能也比较 ；而两极间电势差比较小的电源情况与此相反。物理学中，有必要引入一个物理量来表明电源“非静电力做功的本领”的这种特性。那么，怎么定义这个物理量才能达到目的呢？电动势 1、引入的意义： 2、定义： 3、定义式： 4、单位及意义： 5、性质： 6、与电压比较： 7、电源的其他参数电源内部是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫电源的内阻。除电动势是电源的重要参数外，内阻也是电源的重要参数。电池的另一个重要参数是容量，电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培小时（Ah）或毫安小时（mAh）作为单位。（见教材P44科学漫步）典型例题例1、某个电动势为E的电源工作时，电流为I，乘积EI的单位是什么？从电动势的意义来考虑，EI表示什么？如果E=3V，I=2A，请具体说明EI的含义。 【基础演练】1、由于电源正负极总保持一定数量的正负电荷，所以电源内部总存在由 指向 的电场，因此在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有 作用于电荷才行。2、下面是对电源电动势概念的认识，你认为正确的是（）A同一电源接入不同阻值的电路，电动势就会发生变化B1号干电池的体积比7号干电池的大，但电动势相同，只是内阻不同C电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大D电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同3、铅蓄电池的电动势为2V，这表示 （ ）A电路中每通过1C电荷量，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蓄电池能在1s内将2J的化学能转变成电能D蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）的大4、如图是两个电池外壳上的说明文字：上述进口电池的电动势_V。上述国产电池最多可放出_mAh的电量，若电池的平均工作电流为0.03A，则最多可使用_h【巩固提升】5、对于不同型号的干电池，下列说法正确的是（ ）A、1号干电池的电动势大于5号干电池的电动势B、1号干电池的容量一定大于5号干电池的容量C、1号干电池的内阻一定小于5号干电池的内阻D、把新的1号和5号干电池分别连入电路中，若电流I相同，它们做功的快慢相同6、以下有关电动势的说法正确的是（ ）A、电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电量成反比B、电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压C、非静电力做的功越多，电动势就越大D、E=只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的。7、电动势为1.2V的计算器电