高中物理 第2章 第1节 电源和电流课件 新人教版选修31

《高中物理 第2章 第1节 电源和电流课件 新人教版选修31》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第2章 第1节 电源和电流课件 新人教版选修31（53页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 教材分析 本章为电学的基础知识，它是在初中学过的电学知识的基础上，进行加深和拓展，主要讨论了电源的作用、电路的组成结构、电流、电压和功率的分配、电路中的能量转化以及电路的简单设计等全章综合解说全章综合解说 本章的重点是理解电动势、路端电压和内电压的关系，理解闭合电路欧姆定律的内容和表达式，电路的分析和计算，理解测量电源电动势和内阻的方法难点是负载对电源输出功率的影响、电路的设计以及电阻测量等电学实验(包括灵活应用实验的基本方法和技能解决实验问题、电路的设计等) 本章内容可分为三部分：第一部分以部分电路欧姆定律为中心，主要研究直流电路的基本参量、串并联电路的规律、伏安法测电阻、电功和电热等问题

2、；第二部分以闭合电路的欧姆定律为中心，主要研究了电源的作用、闭合电路中功率的分配和能量转化关系、电路的分析和计算等问题；第三部分以电流表、电压表、滑动变阻器的使用为中心，结合学生实验，研究了仪器的选择和使用、数据的处理和误差分析等问题 重点难点 本章重点：理解电动势、路端电压和内电压的关系，理解闭合电路欧姆定律的内容和表达式，电路的分析和计算，理解测量电源电动势和内阻的方法 本章难点：负载对电源输出功率的影响、电路的设计以及电阻测量等电学实验(包括灵活应用实验的基本方法和技能解决实验问题、电路的设计等) 1在本章学习中要掌握分析解决问题的方法，比如动态分析法、等效法的应用，模型的转化，非电学量

3、和电学量的转化，以及极限法、赋值法的应用技巧等 2还要注意用能量的观点分析问题要从能量转化和守恒的角度去分析和解决问题在纯电阻电路中，电路消耗的电能只能转化为内能，如果是非纯电阻电路，电能大部分要转化为机械能或化学能等另外功率问题、闭合电路欧姆定律的推导等都用到了能量守恒定律学习方法指导学习方法指导 3对于有关的电学实验，要从基本原理、基本方法入手，循序渐进，逐步掌握对于每个实验，都要从实验原理、实验方法、实验步骤、注意事项、数据处理和误差分析等方面去分析，还要注意重要仪器的使用方法和读数规则等第1节电源和电流 1了解形成电流的条件，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

4、解电流的定义，知道电流的单位、电流的方向规定；理解恒定电流的特点 3经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，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要点一电源 1电源的定义 电源是不断把负电荷从正极搬运到负极从而维持正负极之间存在一定电势差的装置。 2电源的作用 (1)从电荷移动角度看 电源的作用就是移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，从而保持电路中有持续电流 电源在内部能把电子从正极A搬运到负极B，如图所示 (2)从能量转化的角度看 搬运电荷的过程就是克服静电力做功的过程，是将其他形式的能转化为电能的过程 有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个

5、条件： (1)电路中有电源 (2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来 所以只有电源，电路不闭合也不会有持续电流要点二恒定电场 1形成 导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的合电场 2特点 导线内的电场线和导线平行；电荷的分布是稳定的；导线内的电场是沿导线切线方向的稳定电场 3恒定电场与静电场的关系 在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用 (1)两种电场的共性 它们都是物质的一种客观存在形式，都储存着电能； 它们对处于其中的电荷都有静电力的作用； 在这两种电场中移

6、动电荷时相应的静电力一般都要做功 (2)两种电场的区别 导体中要建立稳恒电流就必须将导体与电源相连接，形成一闭合的回路而静电场的建立只需要有电荷存在； 静电平衡状态下的导体内部场强为零，而在稳恒电流条件下导体内部场强不为零； 在一般情况下，静电场的电场线并不是电荷运动的轨迹线，但是导体中恒定电场的电场线就是电荷运动的轨迹线 (1)产生恒定电流的电路中的电场是合电场(E)，它由两部分组成：一是电源的电场(E0)；二是导线两侧的堆积电荷的电场(E) (2)恒定电流电路中的电场是稳定电场，即电路中的电荷分布是稳定的，但不是静态的绝对稳定，而是动态稳定，就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就补充等量的

7、电荷，所以不能认为恒定电场是匀强电场要点三恒定电流 1电流 (1)电流的形成：电荷的定向移动形成电流 (2)产生电流的条件 内因：存在自由电荷 外因：导体两端存在电势差 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作用下发生定向移动，形成电流 (3)电流的方向：人们规定正电荷移动的方向为电流的方向 在金属导体中，电流的方向与自由电子的定向移动方向相反在电解液中，电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反 电流是标量 (4)电流的定义 定义：通过导体横截面的电荷量q与通过这些电荷量所用时间t的比值 定义式：Iq/t. 单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，符

8、号是A，通常用的单位还有毫安、微安，1 A103 mA106 A (5)恒定电流：大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流 2电流的微观表达式 (1)建立模型：如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，两端加一定的电压，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，每个自由电荷的电荷量为q. 使用公式InqSv计算时，一定要注意以下几点： (1)各个物理量都要用国际单位 (2)正确理解各符号的意义，特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数，v表示自由电荷定向移动速度的大小 (3)若已知单位长度的自由电荷数为n，则电流的微观表达式为Inqv

9、. 3.导体内三种速率的比较 电流微观表达式为InqSv，其中v表示电荷定向移动的速率实际上电荷的运动存在三种速率，下面对电荷的三种速率进行区别.自由电荷定自由电荷定向移动速率向移动速率自由电荷定向移动形成电流，其中电荷定自由电荷定向移动形成电流，其中电荷定向移动的速率一般为向移动的速率一般为105 m/s的数量级的数量级无规则热无规则热运动速率运动速率导体中的自由电子在不停地做无规则运导体中的自由电子在不停地做无规则运动，由于沿各个方向无规则运动的机会相动，由于沿各个方向无规则运动的机会相等，故不能形成电流常温下自由电子热等，故不能形成电流常温下自由电子热运动的速率的数量级为运动的速率的数量

10、级为105 m/s电场传播速电场传播速率率(或电流或电流传导速率传导速率)等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中的光速以真空中的光速c形成恒定电场，在恒定形成恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流时形成了电流 由InqSv可以看出，同一段导体，横截面积越大的位置，自由电荷定向移动的速率越小，如图所示 (2014杨浦区一模)下列说法中正确的是() A电流的方向就是电荷移动的方向 B在直流电源的外电路上，电流的方向是从电源正

11、极流向负极 C电流都是由电子的移动形成的 D电流是有方向的量，所以是矢量 题题 型型 1 1对电流的理解与辨析对电流的理解与辨析 【解析】正电荷移动的方向是电流的方向，负电荷移动的方向是电流的反方向，故A选项错误；在直流电源的外电路上，电流从电源的正极流向负极，内电路从负极流向正极，故B选项正确；导体中自由电荷定向移动形成电流，不一定是电子，C选项错误；电流有方向但是标量，D选项错误 【答案】B 【方法总结】 (1)导体内电荷的无规则运动与电荷的定向移动不是一回事，导体两端存在电势差时，导体内的电荷才会定向移动，但电荷的无规则运动是不需要条件的 (2)电流是描述电流强弱的物理量，它有方向但为标

12、量习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 以下说法正确的是() A只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流 B金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的 C电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率 D在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了 变式训练变式训练 1-1 解析：要有持续电流必须有持续的电压，A不对；导体中形成电流的原因是导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子将在电场力作用下定向移动，形成电流，B正确；电流的传导速度等于光速，电子定向移动的速率很小，C不对；在形成电流时电子定向移动，但是热运动并没有消失，其实电子仍然做无规则

13、的热运动，D不对 答案：B 如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若“220 V60W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则20 s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？ 【分析】根据公式qIt计算，注意单位的统一，记住每个电子所带电荷量e1.61019 C 题题 型型 2 2 电流大小的计算方法电流大小的计算方法 【答案】6.2510153.41019 【方法总结】 (1)认真审题，明确导电的是什么粒子 (2)由题设条件求出时间t内通过某一横截面的电荷量q.注意若有正、负电荷同时通过某一横截面时，那么在一段时间内通过这一横截面的电荷量等于正、负电荷电

14、荷量的绝对值之和 (3)由定义式Iq/t求出电流大小 如图所示，在1价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和B作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过若在t秒内，通过溶液内截面S的正离子数为n1，通过的负离子数为n2，设基本电荷为e，则以下说法中正确的是()变式训练变式训练 2-1 答案：D题题 型型 3 3 电流的微观计算方法电流的微观计算方法 【答案】B 【方法总结】 理解InqSv各物理量的含义是解决此类问题的关键n为单位体积内自由电荷的个数，v为导体中的自由电荷定向移动的速率，S为导体的横截面积，q为每个自由电荷的电荷量 一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米

15、电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为() AqvBq/v CqvSDqv/S变式训练变式训练 3-1 答案：A 1关于电源的作用，下列说法正确的是() A电源的作用是为电路持续地提供自由电荷 B电源的作用是能直接释放电能 C电源的作用就是保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流 D电源的作用就是使自由电荷运动起来 解析：电源是提供能量的装置，电源供电的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程，故A、B错误；电源能使导体两端保持稳定的电压，从而使导体中保持持续的电流，故C正确，D错误 答案：C 2关于导体中形成恒定电流的恒定电场，下列说法中正确的

16、是() A导体中的电场是由电源两极电荷在空间直接形成的 B导体中的电场是导体内自由电荷形成的 C由于处于静电平衡状态，导体内场强为零 D导体中的电场分布不随时间变化 解析：有恒定电流时，导体中的电场是由电源电场和导体侧面堆积电荷形成的电场叠加而成的，故A、B错导体内电场不为零，不是静电平衡状态，故C错导体中的电场是恒定电场，电荷分布不随时间变化，故D正确 答案：D 3某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子经过某一截面，同时有2n个电子也经过该截面，则探测器电路中的电流为() A0B2ne/t C3ne/tD4ne/t 答案：D 4某次闪电持续的时间为0.005 s，所形成的平均电流约为6104 A，若闪电过程中定向移动的电荷量以0.5 A的电流通过电灯，求可供灯照明的时间 答案：600 s解析：解析：闪电过程定向移动的电荷量闪电过程定向移动的电荷量qI1t1I2t2，解，解得：得：t2I1t1I2610451030.5 s600 s.