2.1.2电源和电流、电动势教学设计

电源和电流 电动势 教学设计 学校 泸源中学 学科 物理 主备人 王江才 备课组长 郑仕潮 一 内容及其解析 1 内容 本单元教学内容如下 二 目标及其解析 1 目标 了解电流的形成过程 了解电流的微观机理及其定义式 知道电流的方向是如何规定的 了解电源在电路中的作用 了解电动势的概念和单位 了解常见电池电 动势的大小 2 解析 学生在学习了第一章的电荷 库伦定理 电场以及电容等相关知识后 对 电荷的产 电场的形成及其变化已经有了较深刻的认识 此刻不失时机的引导 学生电流 是符合学生心里特点和认知规律的 本节首先向学生呈述了电流的 形成过程 向同学们介绍了伏打和伽伐尼对发现电流所作的贡献 然后引导学 生分析电流是怎样形成的 以及如何判断电流的方向 并引出了电源和电动势 的定义 和单位 最后想同学介绍了日常生活中的电流和电源装置 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 三 教学过程设三 教学过程设 第一课时第一课时 电源和电流电源和电流 课堂引入 课堂引入 学生看课本 41 页 思考电流的形成 什么是电源 恒定电流的计算 教师归纳总结教师归纳总结 一 电源一 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 二 恒定电场二 恒定电场 1 定义 由电源 导线等电路元件所积累的电荷共同形成的 2 特点 导体内电场线与导体平行 电场强度不随时间变化 3 恒定电场与静电场性质相同 三 恒定电流三 恒定电流 1 恒定电流 大小 方向都不随时间变化的电流 2 电流 物理上把通过导体横截面的电荷量 q 跟通过这些电荷量所用的时间 t 的比值称为电流 表示电流强弱程度的物理量 3 单位 安培 简称安 符号 A 4 公式 5 说明 1 电流方向的规定 规定正电荷定向移动的方向为电流方向 2 金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反 3 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 4 电流强度虽然有大小和方向 但不是矢量 而是一个标量 目标检测 目标检测 关于电流 以下说法正确的是 A 通过横截面的电荷量的多少就是电流的大小 B 负电荷定向移动的方向规定为电流的方向 C 在导体中 只要自由电荷在运动 就一定会形成电流 D 导体两端没有电压就不能形成电流 E 根据 I Q t 可知 I 与 Q 成正比 F 电流有方向 电流是矢量 G 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 H 电流的单位 安培 是国际单位制中的基本单位 四 电流的微观意义四 电流的微观意义 1 1 引入 引入 一个粗细均匀的 长为 L 的导体 两端加一定电压 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 导体每单位体积内的自由电荷数 为 n 每个自由电荷所带电量为 q 求此导体中的电流是多少 t q I t qq I 21 2 电流的微观意义的应用 例 有一个横截面积 S 1mm2的铜导线 通过的电流 I 1A 已知铜的密度为 8 9 103kg m3 铜的摩尔质量为 6 4 10 2kg mol 阿佛加德罗常数为 NA 6 02 1023mol 1 电子的电量为 e 在这个问题中可以认为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 v 3 三种微观速度的区别 讨论 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 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的作 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 一般数量级 10 5m s 对每个 电子而言 3 电子的热运动速率 任何微观粒子都做无规则的运动 其速率与温度有关 通常情况为 105m s 五 典型例题讨论五 典型例题讨论 如图示 电解液接入电路后 在 tS 内有 n1个一价正离子通过溶液内截面 S 有 n2个二价负离子通过溶液内截面 S 设 e 为元电荷 则以下关于通过该截面电 流的说法正确的是 课堂小结课堂小结 目标检测目标检测 1 一条导线中的电流为 1 6A 在 1s 内通过这条导线某一横截面积的电子有多 少个 2 原子中的电子饶原子核的运动可以等效为环行电流 设氢原子的电子以速率 v 在半径为 r 的圆周轨道上饶核运动 电子的电荷量为 e 等效电流有多大 3 天津高考 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 则在刚射出加速度时 一小段长 为 l 的电子束的电子个数是 第二课时第二课时 电动势电动势 课堂引入课堂引入 1 1 如图所示 在外电路 电流由电源正极流向负极 即从高电势流到低电势 电 流在电源内部只能从负极流向正极 即从低电势流到高电势 根据电场知识可 知 静电力不可能使电流从低电势流向高电势 反而起阻碍作用 1 是什么力把正电荷从电源的负极搬运到电源的正极 2 电源中的能量是如何转化的 电源电源 通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置 课堂引入课堂引入 2 2 日常生活中我们经常接触到各种各样的电源 如图所示的干电池 手机电池 它们有的标有 1 5 V 字样 有的标有 3 7 V 字样 如果把 1 C 的正电荷从 1 5 V 干电池的负极移到正极 电荷的电势能增加了多 少 非静电力做了多少功 如果把 1 C 的正电荷从 3 7 V 的手机电池的负极移 到正极呢 哪个电池做功本领大 电动势在数值上等于非静电力把电动势在数值上等于非静电力把 1C1C 正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功 总结总结 eU m eS lI A 2 eU m e lI B 2 eU m eS C 2 1 eU m e lIS B 2 二 电动势 1 定义 非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功 w 跟被移送的电荷量q 的比值 2 定义式 E W q E的大小与W和q无关 由电源自身的性质决定的 3 单位 伏特 V 1V 1J C 4 标量 电动势只有大小 没有方向 5 物理意义 描述电源把其他形式的能量转化为电势能的本领 目标检测目标检测 1 关于电动势E的说法中正确的是 A 电动势E的大小 与非静电力所做的功W的大小成正比 与移送电荷量q的 大小成反比 B 电动势E是由电源本身决定的 跟电源的体积和外电路均无关 C 电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量 D 电动势E的单位与电势差的单位相同 故两者在本质上相同 2 关于电动势 下列说法中正确的是 A 在电源内部把正电荷从负极移到正极 非静电力做功 电势能增加 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把正电荷从负极向正极移动时 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到正极时 移送的 电荷量越多 例例 1 1 由六节干电池 每节的电动势为 1 5 V 串联组成的电池组 对一电阻供电 电 路中的电流为 2 A 在 10 s 内电源做功为 180 J 则电池组的电动势为多少 从计算结果中你能得到什么启示 例例 2 2 如图所示是两个电池外壳的说明文字 图中所述进口电池的电动势是 V 国产电池最多可放出 mA h 的电荷量 若电池平均工作电流为 0 03 A 则最多可使用 h 图中还提供了哪些信息 目标检测目标检测 1 对电动势概念的理解 关于电压和电动势 下列说法正确的是 A 电动势就是电源两极间的电压 B 电压和电动势单位都是伏特 所以电压和电动势是同一物理量的不同叫法 C 电压U W q和电动势E W q中的W是一样的 都是静电力所做的功 D 电压和电动势有本质的区别 反映的能量转化方向不同 2 对电源的理解 关于电源 下列说法正确的是 A 当电池用旧之后 电源电动势减小 内阻增大 B 当电池用旧之后 电源电动势和内阻都不变 C 当电池用旧之后 电源电动势基本不变 内阻增大 D 以上说法都不对 3 非静电力及其做功的特点 以下说法中正确的是 A 电源内部和外电路 正电荷都受静电力作用 所以能不断定向移动形成电流 B 静电力与非静电力都可以使电荷移动 所以本质上都是使电荷的电势能减少 C 在电源内部正电荷能从负极到达正极是因为电源内部只存在非静电力而不存 在静电力