2017-2018学年高中物理选修3-1教学案(19份)鲁科版11(优秀免费下载资料)

1、/ .电荷的定向移动形成电流，电流是标量，但有方向,1规定正电荷定向移动的方向为电流方向。.欧姆定律的表达式为=,此式仅适用于纯电阻电路。.电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，其定义式为 =,电阻的大小取决于导体本身，与和无关。.电学元件的电流随电压变化的关系图线叫元件的 伏安特性曲线。.在温度不变时，线性元件的伏安特性曲线是一条过原 点的直线，其斜率表示电阻的倒数，非线性元件的伏 安特性曲线不是直线。bd 课前白后学习.基总才能楼高一、电流.形成条件()导体中要有能自由移动的电荷。()导体内存在电场。.定义：通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷所用时间的比值，用表示。.公式：=。单位：国际单

2、位是安培()，常用单位有毫安()和微安()=M.方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。.直流电：()直流电：方向丕随时间变化的电流。()恒定电流：方向和大小都不随时间变化的电流。二、欧姆定律电阻电阻()定义：加在导体两端的电压与通过它的电流的比值。()定义式：=。()物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小。()单位：欧姆，符号为 Q,常用的还有 、QoQ = Q, Q= Q o欧姆定律()内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。()公式：=。()适用范围：欧姆定律对金属导体导电和电解质溶液适用，但对气态导体和半导体元件并不适用。三、伏安特性曲线.定义：建立平面直角坐

3、标系，用纵轴表示电流，用横轴表示电压，画出的-图线即为导体的伏安特性曲线。.线性元件：伏安特性曲线为过原点的直线,即电流与电压成正比的电学元件,如金 属导体、电解液等。非线性元件：伏安特性曲线不是直线电流与电压不成正比的电学元件，如气态导体、晶体管等。.自主思考判一判()当导体两端有持续的电压时，导体内将存在持续的电场。(，)()电荷定向移动的方向为电流的方向。(X )()由=可知，通过导体某截面的电荷量越大，导体中的电流越大。(X)()导体两端的电压越大，电阻就越大。(X)()导体中的电流越大，电阻就越小。(X)()由=知，与成正比，与成反比。(X).合作探究议一议()电流有方向，它是矢量吗

4、？能用平行四边形定则运算吗？提示：电流虽然有方向，但不是矢量。不能应用平行四边形定则运算。()电解液导电时，电流的方向是怎样的？其正、负离子会发生中和吗？提示：电解液导电时，正、负离子做定向移动，其定向移动的方向相反，但形成的电流方向相同，正离子定向移动的方向为电流的方向。正、负离子在电场力的作用下做方向相反的定向移动，不会发生中和。()由欧姆定律变形得到的=,是否能说电阻与导体两端的电压成正比，与导体中的电流成反比？为什么？提示：不能。电阻是导体的一种属性，与导体两端的电压和导体中的电流没有关系。()线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的倾斜直线，而非线性元件的伏安特性曲线不是直线，那么非线性

5、元件的伏安特性曲线过原点吗？为什么？提示：无论线性元件还是非线性元件，其伏安特性曲线均过原点，原因是当元件两端电压为零时，其电流一定为零。课堂训练设计，举一能迪类题考点一电流的理解与计算理解电流概念需要注意的几个要点()公式=中，是通过导体横截面的电荷量，而不是通过导体单位横截面积的电荷量。()当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和。()横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关。()电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，它与负电荷定向移动的方向相反。在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极；在电源的内部

6、，电流是从电源的负 极流向正极。()电流虽然有大小和方向，但电流是标量，而不是矢量。因此电流的合成不遵循平行四 边形定则。.电流的微观表达式=()建立模型如图-所示，表示粗细均匀的一段导体，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。设导体的长度为，横截面积为，导体单位体积内的自由电荷数为，每 个自由电荷的电荷量为。()理论推导导体中的自由电荷总数=总电荷量=所有这些电荷都通过导体横截面所需要的时间=根据公式=可得，导体中的电流=。()结论由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电 荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积。.三种速率的区别

7、电子定向移动的速率电子热运动的速率电流传导的速率物理意义电流是由电荷的定向移 动形成的，电流=,其中就是电子定向移动的 速率，一般为 的数量 级构成导体的电子在/、停 地做无规则热运动，由 于热运动向各个方向运 动的机会相等，故不能 形成电流，常温下电子 热运动的速率数量级为等于光速，闭合开关的 瞬间，电路中各处以光 速建立恒定电场，在恒 定电场的作用卜，电路 中各处的自由电子几乎 同时开始定向移动，整 个电路也几乎同时形成 了电流大小X特别提醒电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场， 使导体中所有自由电荷在电场力的作用下同时定向

8、移动，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器5通方法典例如图-所示，在溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得内分别有X个+和一通过溶液内部的横截面，则溶液中的电流方向如何？电流为多大？电源I-图-思路点拨解答本题时应把握以下两点：()电流的方向是正电荷定向移动的方向。()内通过横截面的电荷量。解析溶液导电是靠自由移动的 +和一，它们在电场力作用下向相反方向运动。因为电流方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流方向与+定向移动的方向相同，即由流向。+和一都是一价离子，每个离子的电荷量为=X 一,溶液导电时，+由向定向移动，由内通过横截面向定向移动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方

9、向运动，可见, 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有答案见解析在电解液中，若已知时间内到达阳极的负离子和到达阴极的正离子的电荷量均为，则 此时电流=,而非=。因为这段时间内只有的正离子和的负离子在同时移动。6通题组.关于电流，下列说法中正确的是 （）.导体中无电流的原因是其内部自由电荷停止了运动.同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流强度往往不同，电流大说明那时导 体内自由电荷定向运动速率大.由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率大得多，故电荷做无规则热运 动形成的电流也就大得多.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率解析：选 导体中无电流时，内部的自由电荷仍在无规则

10、运动；故错误；由=可知，同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流强度往往不同，电流大说明那时导体内自 由电荷定向运动速率大，故正确；电流的大小与电荷无规则运动的快慢无关，故错误；电 流的传导速率是电场形成的速度，约为光速，而电子的定向移动速率远小于光速，故错误。.如图-所示，电解池内有一价的电解质溶液，内通过溶液内部截面的正离子数是,负离子数是，设元电荷为，则以下说法中正确的是 （）图-.正离子定向移动形成的电流方向为一，负离子定向移动形成的电流方向为一.溶液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消.溶液内电流方向从到，电流为=.溶液内电流方向从到，电流为=解析：选 正电荷的定向移动方向就是电流

11、方向，负电荷定向移动的反方向也是电流 方向。正、负离子经过同一截面时，=公式中应该是正、负离子电荷量的绝对值之和，故 =,电流方向由指向，故选项正确。.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的加速电场，设 其初速度为零，经加速后形成横截面积为、电流为的电子束。已知电子的电荷量为，质量 为，则在刚射出加速电场时，一小段长度为 A的电子束内的电子个数是 （ ）解析：选 设电子束单位体积内含有个电子，由电流的定义式可得= = = ,所以= 电子经加速电场加速后，满足=由以上各式解得=,所以长度为A的电子束内的电子个数为= A=,选项正确。考点二对欧姆定律的理解和应用中通知识对电阻

12、的进一步理解对于给定的导体，电阻是一定的，不管导体两端有无电压、导体中有无电流，电阻都 是一定的，所以不能说电阻与电压成正比，与电流成反比。公式=、=、=和=含义的比较物理意义适用条件=某段导体的电流、电压和电阻的关系计算通过某段导体电流的大小，仅适用于纯电阻电路=电流的定义式已知和的情况下，可计算的大小=导体电阻的定义式，反映导体对电流的阻碍作用由导体本身决定，与、无关，适用于所有导体=沿电流方向电势逐渐降低，电压降等于和的乘积计算导体两端的电压，适用于金属导体、电解质溶液5通方法典例（多选）下列说法中正确的是（）.由=知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比比值反映了导

13、体阻碍电流的性质，即电阻=.导体电流越大，电阻越小.由=知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比解析导体的电阻取决于导体本身的性质，与、无关，故、错。比值反映了导体对电流 的阻碍作用，定义为电阻，所以正确。由=知通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比， 正确。答案欧姆定律的原形式是=,而公式=应该理解成电阻的比值定义式，比值定义就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关。但=告诉了我们一种测量导体电阻的方法, 即伏安法。S通题组.（多选）欧姆定律适用于（）.金属导电 .气体导电电解质溶液导电.所有导电物质解析：选 欧姆定律适用于金属导电、电解质溶液导电，对气体导电、半导体导电不 适用

14、，故、正确，、错误。.（多选）由欧姆定律=导出=和=,下列叙述中正确的是（）.导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比.导体的电阻由导体本身的物理条件决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大 小无关.对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值. 一定的电流流过导体，电阻越大，其电压就越大解析：选 导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定，与电压电流无关，错误，正 确；由欧姆定律=可知，对某一导体来说，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电 阻值，正确；根据=可知，一定的电流流过导体，电阻越大，说明加在它两端的电压越大， 即电阻两端的电压越大，正确。.已知用电器的

15、电阻是用电器的电阻的倍，加在上的电压是加在上的电压的一半，那 么通过和的电流和的关系是 （）解析：选 由=得： = : = : = :,即=,应选。1 考点三”导体的伏安特性曲线的理解及应用立通知识-图线（导体的伏安特性曲线）与-图线的比较-图线（伏安特T曲线）-图线斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件的112图线U0非线性元件的11匕1U匕00图线电阻随的增大而增大电阻随的增强而减小电通方法典例两电阻、的伏安特性曲线如图-所示，由图可知:图-A 超()这两电阻的大小之比：为 ()()当这两个电阻上分别加上相同电压时，通过的电

16、流之比为解析()由欧姆定律=可知，在-图线中，图线的斜率=,即电阻的大小等于伏安特性曲线斜率的倒数。:,所以选项正确。()由欧姆定律=可知，给、分别加上相同的电压时，通过的电流与电阻成反比。： = ： = ：,故选项正确。答案()()处理-图线或-图线问题的两个关键A和A的比值计算。()在作导体的伏安特性曲线时，坐标轴标度的选取可以是任意的，因此利用图线求导体电阻的大小时，不能简单地应用图线倾角的正切值计算，而应利用()分析-图像或-图像，关键是弄清图线斜率的物理意义，分清=还是=。通题组.(多选)某同学做三种导电元件的导电性实验，他根据所测数据，分别绘制了三种元件图-的-图像，如图-所示。.

17、只有乙图像是正确的.甲、丙图像是曲线，肯定误差太大.甲、丙为非线性元件，乙为线性元件.甲、乙、丙三个图像都可能是正确的，并不一定有较大误差-图像可能是直解析：选 由于三种导电元件可能是线性的，也可能是非线性的，故其线，也可能是曲线，故、正确。.如图-所示，图像中的两条直线对应两个导体、，求：（）两导体的电阻之比。（）通过两导体的电流相等时，两导体两端的电压之比。（）两导体两端的电压相等时，通过两导体的电流之比。解析：（）因为=,由图像可知，= Q, = = 故：=：=：。（）通过两导体的电流相等时，根据=知，两导体两端的电压之比为：=：=：。（）两导体两端的电压相等时，根据=知，通过两导体的电

18、流之比为： = ： = ： = ：。答案：（）：（）：（）：课后层级训练，齿步提升能力一、基础题熟.下列叙述正确的是（）.导体中电荷运动就形成电流.电流是矢量.导体中有电流通过时，导体内部场强不为零.只有自由电子的定向移动才能形成电流解析：选 导体中只有产生电荷的定向移动才能形成电流，故错误；电流有方向，但 其计算不能应用矢量法则，故电流是标量，故错误；自由电荷在电场力作用下才发生定向 移动形成电流，导体内部的场强不能为零，故正确；自由电子带负电，它的定向移动可以 形成电流，但正电荷的定向移动也能形成电流，故错误。关于电流，下列说法中正确的是（）.通过导体横截面的电荷量越多，电流越大.电流的方

19、向就是自由电荷定向移动的方向.单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导线中的电流就越大.因为电流有方向，所以电流是矢量解析：选 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大，故错误，正确；物 理学中规定，正电荷的定向移动方向为电流的方向，故错误；电流有方向，但电流的合成 运动不符合平行四边形定则，故电流是标量，故错误。.有、四个电阻，它们的-图线如图所示，其中电阻最小的是（）图解析：选 由于在-图像中，图线的斜率=,故斜率越大，电阻越小，所以的电阻最 小，选项正确。. 一个阻值为的电阻两端加上电压后，通过电阻横截面的电荷量随时间变化的图像如图所示，此图像的斜率可表示为 （）图 解析：选-图像

20、的斜率表示流过电阻的电流，由此可知，通过电阻的电流不变，由欧 姆定律知，=,故正确。.某段导体的横截面积为，长度为，单位体积内的自由电子数为，自由电子在导体中 以一定速率定向运动时，该导体中所流过的电流是（）解析：选 根据电流的微观表达式可知导体中所流过的电流=,选项正确。.（多选）如图所示，将两段铜导线连接起来，已知两导线的横截面的面积是横截面的面 积的一半，且在秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的图.电流相等.电流不相等.自由电子定向移动的速率相等自由电子定向移动的速率不相等解析：选 由电流定义式=,知正确、错误；电流的微观表达式=,其中、 、均相等, 因为 ，故错误、正

21、确。二、易错题明.（多选）某导体中的电流随其两端电压的变化关系如图所示，则下列说法中正确的是（） VJLZ 10 (/V 图.该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻.力口电压时，导体的电阻约是Q.由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小.由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断增大解析：选 虽然该元件是非线性元件，但仍可以用欧姆定律计算各状态的电阻值，错 误。当=时，=,=Q,正确。由题图可知，随着电压的增大，各点到坐标原点连线 的斜率越来越小，电阻越来越大，错误，正确。.在研究长度为、横截面积为的均匀导体中的电流时，在导体两端加上电压，于是导 体中有匀强电场产生，在

22、导体中移动的自由电子受匀强电场的作用而加速，但又和做热运 动的阳离子碰撞而减速，这样边反复碰撞边向前移动。可以认为阻碍电子向前运动的阻力 大小与电子移动的平均速率成正比，其大小可以表示成（是恒量），电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中的电子移动的平均速率成为一定值。这一定值是（）解析：选 电场力和碰撞阻力平衡时，有=,所以电子定向移动的平均速率=,选 项正确。三、能力题通.如图所示的电解液接入电路后，在时间内有个一价正离子通过溶液内横截面，有个 二价负离子通过溶液内横截面，设为元电荷，则以下关于通过该横截面的电流的说法中， 正确的是（）A B二二二二二r h / wv . i.当=时，电流大小为零.当时，电源外部电流方向由指向，电流=.当时，电源内部电