人教版选修3-12.1电源和电流学案.doc

人教版选修3-1 2.1 电源和电流 学案自主学习教材 独立思考问题 合作探究释疑 师生互动总结问题情境:电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但它只能存在一瞬间，手电筒中小灯泡能持续发光这是为什么?(一) 阅读课本41页,第二段和第三段回答以下问题1图2.1-1导体R中为什么会有电流，为何只是短暂电流？ 2图2.1-2电路缘何形成了持续的电流? 3思考:电路中能形成持续的电流的本质原因是什么? 由谁来提供这个条件? 要点提炼1要使电路中保持持续的电流，电路两端之间要有一定的_2电源的作用：维持电路两端始终有一定的_，使电路中保持_(二) 阅读课本恒定电流以下第一,二段回答: 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这些电荷也在运动，电荷的分布却是稳定的，这是为什么？要点提炼 1由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为_2在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与_相同在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中_(三) 恒定电流: 阅读课本恒定电流以下第三,四,五段回答1恒定电场作用形成恒定电流,什么样的电流被称为恒定电流？2我们用什么物理量来描述电流的强弱程度？表达式及单位情况如何?3加有电压的一段粗细均匀的导体其截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个电荷电量为q,电荷定向移动速度为v.请你根据电流的定义用以上物理量表示该导体中的电流I.4.认真完成教材中的例1合作交流:如果认为计算出的电子定向运动速率就是电流的传导速率,这和我们的生活经验是否相符,怎么解释?要点提炼1我们把_都不随时间变化的电流称为恒定电流2_是描述电流强弱的物理量，其单位是_，电荷量q_.3. (1)定义:通过导体截面的_与通过这些电荷量所用_的比值，叫做电流强度，简称电流(2)公式表达：I，其微观表达式为：I_.(明确式中各量含义,会推导)又进一步:电流的形成要有电源,而电源的作用是保证电路两端有电势差,那么电源是如何实现这点的呢? 电源的种类比较多，干电池、蓄电池、充电锂电池、发电机等都是电源，目前南京大学材料系的“概念电池”已正式进入南京高科技转化市场，它只需要接受阳光，便可以像植物的光合作用一样捕捉其中的能量，进而产生电能那么，电池都是怎样工作的呢(四)阅读课本43页2.2电动势第一,二,三.四段回答以下问题1在内、外电路中，正电荷的移动方向各是怎样的？“搬运”电荷的作用力各是什么力？2从能量转化的角度看，电源是怎样的装置？要点提炼1电源之所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到_极的正电荷经过电源_部不断地搬运到_极2在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有_力作用于电荷才行在这个过程中，电源通过非静电力做功使电荷的电势能_3从能量转化的角度看，电源是通过_力做功把_能转化为_能的装置(五)阅读课本43页44页回答以下问题1电动势是怎样的一个物理量?如何定义的,表达式怎样,单位如何?2一块手机上使用的锂离子电池上面的几个数据：“电压：3.7 V容量：900 mAh”，“充电电压：4.2 V”你知道上面各值表示的物理意义吗？上述电源若通过非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功是多少？要点提炼1电动势的定义式是_电动势在数值上等于_2电动势由电源中_的特性决定，跟电源的体积_，也跟外电路_电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的_.3电动势是描述电源把_能转化为_能本领大小的物理量，而电压则是描述导体把电能转化为_本领大小的物理量.例1某电解池中，若在2 s内各有1.01019个二价正离子和2.01019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是()A0 B0.8 AC1.6 A D3.2 A听课记录：变式训练1如图3所示，电解池内只含有一种CuCl2电解质的电解液，t s内通过溶液内截面S的铜离子数是n，设基元电荷为e，试分析电解液中电流的方向和大小怎样？图3例2电子的绕核运动可等效为环形电流若氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流等于多少？ 变式训练2如图4所示，一个半径为r的细橡胶圆环，均匀地带上负电荷Q，当它以角速度绕中心轴线逆时针匀速转动时，环中等效电流的大小为()图4AQ B. C. D.例3截面积为S的导线中通有电流I.已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线横截面的电子数是()AnSvt Bnvt C. D.听课记录： 变式训练3一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I.则下列说法中正确的有()A自由电子定向移动的速率为v0B自由电子定向移动的速率为vC自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD自由电子定向移动的速率为v【即学即练】1关于电流的概念，下列说法正确的是()A通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B电子定向移动的速率越大，电流越大C单位时间内通过导体某横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D电流的传导速率越大，电流越大2. 如图5所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设基元电荷为e，则以下解释中正确的是()图 5A正离子定向移动形成电流方向从AB，负离子定向移动形成电流方向BAB溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消C溶液内电流方向从A到B，电流ID溶液内电流方向从A到B，电流I3导体中电流I的表达式为InqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是()A导体运动的速率B电流传导速率C自由电荷定向移动的速率D电子热运动速率4有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍，下列说法中正确的是()A通过甲、乙两导体的电流相同B通过乙导体的电流是甲导体的2倍C乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍 D甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同5如图6所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，设棒每米的电荷量为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() 图6Avq B. CqvS D.参考答案课前自主学习一、1.失去得到瞬时2.电场电势差电流电源二、电荷动态电荷电场三、1.大小和方向2.(1)电荷量q时间t(2)qIt (3)安培毫安微安核心知识探究一、问题情境1.定向2.电源要点提炼 1电势差2.电势差持续的电流二、问题情境电荷虽然也在流动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的要点提炼1恒定电场2.静电场同样适用三、问题情境1大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流2“电流”这一物理量来描述电流的强弱程度.3.电子在导线中移动速度很慢(见课本例1)，不是光速要点提炼1大小和方向2.电流安培It解题方法探究例1D电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2 s内通过截面的总电荷量应为：q1.6101921.01019C1.6101912.01019C6.4 C根据电流的定义式得：I A3.2 A变式训练1正离子定向移动方向为电流方向，负离子定向移动方向和电流方向相反，所以电解液中的电流方向由A向B.因电解液中只含电解质CuCl2，二价正离子数为n，则一价负离子数为2n.电解液中是正、负两种离子的定向移动形成电流，故t s内流过某截面的正、负离子的总电荷量为4ne，所以电流I4ne/t.例2解析假想电子绕核运动的轨迹就是一个环形导体，在运动的轨迹上任取一截面，则在一个周期内只有一个电子通过这个截面，由于电子电荷量题目已经给出，只要求出电子运动的周期，就可以根据电流的定义求解根据圆周运动的知识可知，电子运动的周期为T，因此电流为I.变式训练2C由电流的定义式得I.例3AC电荷量qIt，单位体积内的电子数已知，要求出t时间内有多少电子通过截面，才能求出电子数(1)根据电流的定义式可知，在t内通过导线截面的电荷量qIt. 所以在这段时间内通过的自由电子数为N，选项C正确(2)自由电子定向移动的速率是v，因此在时间t内，位于以截面S为底、长lvt的这段导线内的自由电子都能通过截面这段导线的体积VSlSvt，所以t内通过截面S的自由电子数为NnVnSvt，选项A正确变式训练3D本题考查的是对电流微观表达式InqSv的理解，关键是理解v和n的物理意义，式中的n为单位体积内自由电子数，v为自由电子定向移动的速率，而本题中n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是vt内的自由电子，其数量为nvt，电荷量qnvte，所以电流Inev，所以v，故正确答案为D.即学即练1BCA选项中没有考虑时间的因素B选项易漏选，当电子的定向移动的速率越大时，单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，故电流越大D选项中，电流的传导速率是定值，为光速c.2D正离子的定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动的反方向也是电流方向，有正负离子反向经过同一截面时，I公式中q应该是正、负离子所带电荷量的绝对值之和故I，电流方向由A指向B，故选项D正确本题易错原因：对电解液导电问题与金属导电原理易混；避免方法：准确审题，看清导电物质是金属还是电解质3C从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关电荷的定向移动形成电流，这个定向移动的速率就是电流微观表达式InqSv中的v，故选C.4B由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙