高中物理 《磁场》教案3 鲁科版选修3-1

1 第三章第三章 第一节第一节 电流电流 教学目的 1 理解电流形成的三个条件 知道电流速度是电场传播的速度 不同于自由电子运动 速度 2 知道电流的方向和单位 知道恒定电流的概念 3 复习欧姆定律 知道电阻的大小不是由电压和电流决定的 教学重点 理解电流形成的条件 教学难点 把静电场中电场力做功的知识迁移到恒定电流中是一个难点 教学媒体 1 实验器材 干电池组 电键 电流表 导线 橡皮线 2 课件 FLASH 电流的微观形成 教学安排 新课导入 旧课知识迁移 我们之前面学习了电场的知识 电场对其中的电荷有力的 作用 若是自由电荷在电场力作用下将发生定向移动 如 静电场中的导体在达到静 电平衡状态之前 其中自由电荷在电场力作用下定向移动 电容器充放电过程中也有 电荷定向移动 电荷的定向移动就形成了电流 新课内容 1 电流的形成条件 板书 1 电流 大量电荷定向移动形成电流 2 电流形成的条件 闭合回路和电源 提出问题 电流形成有什么条件 归纳 静电场中导体达到静电平衡之前有电荷定向移动 电容器要能充放电 就需要有导体与电源两极相接 所以要有电流形成需要有 导体 有自由移动 电荷 可以定向移动 同时导体也提供自由电荷定向移动的 路 导体包括金 属 电解液等 自由电荷有电子 离子等 演示书P46 实验 体会导体 有自由电荷 可以是金属 也可以是电解液 是形成电流的必要条件之一 导体内有电场强度不为零的电场 或者说导体两端有电势差 从而自由电荷 在电场力作用下定向移动 而且这种移动总是正电荷从高电势走向低电势 负电 荷则从低电势走向高电势 例 书P49 1 导体中自由电子从电势低的一端移向电势高处 持续电流形成条件 要形成持续电流 导体中场强不能为零 要保持下去 导体两端保持电势差 电压 电源的作用就是保持导体两端电压 使导体中有 持续电流 因此 要有持续的电流 就必须有闭合回路和电源 提供稳定的电势差 2 电流 云层中积累的几百库仑的电荷量形成的强大电场可以把云层和空气击穿 让 空气从绝缘体被电离成导体 击穿时在很短时间内这些电量会由电子从负电云层 流向正电云层而中和放电 强大的电流如果击中人 可以致人死亡 导体中电流 有强有弱 用一个物理量描述电荷定向移动的快慢 从而描述电流的强弱 2 提出问题 该用什么来表示电流的强弱呢 学生讨论 教师归纳并板书 度量电流的强弱 可以通过导体横截面的电量跟通过这些 电量所用时间的比值 这样可以通过电荷定向移动的快慢来描述电流强弱 这个 比值称为电流 板书 3 电流 意义 描述电流的强弱 定义 用通过导体横截面积的电 量与时间的比值 符号 I 定义式 单位 安培 A 1A 1C s 性质 标量 t q I 电流有方向 但不能用平行四边形定则来合成或分解 我们初中学过并联电 路干路电流等于各支路电流之和 所以电流不是矢量 有方向的量不一定是矢 量 是否矢量关键看满不满足平行四边形法则 那么电流方向怎么规定呢 正电荷定向移动的方向为电流方向 负电荷定向移动方向与电流方向相反 阅 读书P48 课文 了解在电源外部 电场力使电流由高电势流向低电势 既从电源 的正级流向负级 例 书P49 4 D 无论正负电荷的定向移动都能形成电流 例 书P49 2 mAA s C t ne t q I16 0 106 1 3 106 1103 7 1912 毫安和微安都是常用的电流单位 例 手册P52 4 正离子向右运动形成3A的向右电流 负离子向AI6 左运动形成3A的向右电流 一共是6A 3 电流的速度 提出问题 我们经常把电流比做水流 水龙头打开 过了一会儿水就流出来了 电路中开关闭合 电灯就亮了 这个时间很短 似乎不需要时间似的 那么 从电路 闭合到电灯亮起来 所用的时间是不是电荷从电源移动到电灯所用的时间呢 如果是 那么电子的定向移动速度应该是非常快的 但其实这种理解是错误的 演示课件 电流的形成 当导体接在电源两端时 电路中立刻建立起电场 场中各处的自由电子就同时运 动起来了 所以电流传播的速度其实是电场传播的速度 这接近于光速 而电荷的定 向移动速度是很慢的 甚至比微观粒子的分子热运动还要慢的多 一路上电子在电场 作用力下前行 还要和前方路上的金属离子以及其他电子碰撞 不过可以想到 自由 电荷移动的快慢会影响到电流的大小 我们可以设想一段导体 其横截面面积为S 长度为L 其中单位体积的自由电荷 数为n 每个自由电荷的电量为q 自由电荷的定向移动速度为v 那么 电荷移动形成 的电流是多少呢 可算出这段导体内的自由电荷全部定向通过该导体的时间 可推出 v L t nqSv vL nSLq t nVq t Q I 4 电流分类 物理学中把电流方向始终不变的叫做直流电 而方向会随时间改变的叫交流 电 直流电里 若电流的强弱也不变 就称为恒定电流 这是高中阶段电流知识 的重点 3 5 回顾欧姆定律 前面讨论了电流 尤其是持续电流的形成 要求导体两端有电势差 即电压 电流与电压究竟有什么关系 对给定导体而言 导体中电流与导体两端电压 成正比 即I U I KU 对不同导体而言 这个比值K不同 这个比值越大 电 流越容易通过 因此比值的倒数反映了导体对电流的阻碍作用 我们用电阻值 R 1 K来描述这一阻碍作用 所以有 这就是初中学习过的欧姆定律 表述 I U R 为 导体中电流跟它两端电压成正比 跟它的电阻成反比 大量实验表明 欧姆 定律适用于纯电阻电路 金属 电解液等 电压单位用伏特 V 电流单位用 安培 A 电阻单位用欧姆 符号 且1 1V A我们还常用单位K 和 M 1k 1000 1M 106 电阻是导体