2013人教版本選修（3－1）2.1（電源和電流）學案

1、2.1 電源和電流導學案【學習目標】1了解形成電流的條件，知道電源的作用和導體中的恒定電場。初步體會動態(tài)平衡的思想。2理解電流的定義，知道電流的單位、方向的規(guī)定；理解恒定電流。3經(jīng)歷金屬導體內(nèi)自由電子定向移動速率的推導過程，從微觀的角度理解導體中電荷的定向移動與電流之間的關系。【重點難點】理解電源的作用，區(qū)分電子定向移動的速率和在導線中建立電場的速率這兩個不同的概念?！緦W法指導】認真閱讀教材，觀察插圖，體會電源的作用和電流的形成過程 【知識鏈接】1結(jié)合課本圖2.1-1，請說明電源在電路中的作用。2什么是恒定電場？3恒定電流如何定義？【學習過程】探究1、如何形成持續(xù)電流有AB兩個導體，分別帶等量

2、異種電荷，它們的周圍存在著電場。如果在它們之間連接一條導線R，導線中的自由電荷將如何移動？AB周圍的電場如何變化？AB間的電勢差如何變化？導線中的電流嗎？如果有是瞬時的還是持續(xù)的？電流方向如何？你有辦法讓導線中有持續(xù)的電流嗎？如果想要有持續(xù)的電流，我們需要有一個怎樣的裝置？什么叫電源？電源的作用是什么？請類比下面水流裝置體會電源作用。 例1下例關于電源的說法正確的是（ ）A電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B電源的作用是使電源的正負極保持一定量的正負電荷，維持一定的電勢差C與電源相連的導線中的電場是由電源正、負極上的電荷形成的D在電源內(nèi)部正電荷由負極流向正極，負電荷由正極流向負極探究2恒定電

3、場你知道導線R中電場的方向嗎？導線中的電場僅由電源產(chǎn)生嗎？1如何定義恒定電場？恒定電場是不是勻強電場？2如何形成恒定電場？導線內(nèi)的電場，是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也穩(wěn)定。3恒定電場的特點：例2下例說法正確的是（ ）A導體中電荷運動就是形成了電流B在國際單位制中，電流的單位是AC電流有方向，它是一個矢量D任何物體，只要其兩端電勢差不為零，就有電流存在小結(jié)：探究3恒定電流由于恒定電場的作用,導體中自由電荷定向運動的速率增加;而在運動過程中會與導體內(nèi)不動的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷定向運動

4、的平均速率不隨時間變化.如果我們在這個電路中串聯(lián)一個電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定.大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流1什么是電流？2形成電流的條件是什么？3電流的定義？4定義式？物理意義？單位？5方向的規(guī)定？實際方向？標矢量性？注意（1）適用于任何電荷的定向移動形成的電流。（2）在金屬導體中，電流方向與自由電荷（電子）的定向移動方向相反；（3）在電解液中，電流方向與正離子定向移動方向相同，與負離子走向移動方向相反導電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，電量q表示通過截面的正、負離子電量絕對值之和。例1在金屬導體中，若10s內(nèi)通過橫截面的電量為10C，則導體中的電流為_；例2某電解槽

5、橫截面積為0.5m2，若10s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正負離子的電量均為10C，則電解液中的電流為_探究4電流的微觀表達式在加有電壓的一段粗細均勻的導體AD上選取兩個截面B和C，設導體的橫截面積為S導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個電荷的電荷量為q，電荷的定向移動速率為v則在時間t內(nèi)處于相距為 vt 的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過截面C 已知：n為單位體積內(nèi)的自由電荷的個數(shù)，S為導線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動速率在時間t內(nèi)通過導體某截面的電量為:Q=(vtS)nq所形成的電流為:I=Q/t=nqSv例題：有一條橫截面積S=1mm2的銅導線,通過的電流I=1A,已知銅的密度=8

6、.9103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023mol-1,電子的電量e=-1.610-19C,求銅導線中自由電子定向移動的速率.可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子.思考題如果認為電子的定向運動速率就是電流的傳導速率，和我們的生活經(jīng)驗是否相符？怎樣解釋？電子定向移動的速率約10-5m/s，電子熱運動的平均速率105m/s電場的傳播速率3108m/s.【訓練測試】1下列說法中正確的是()A導體中電荷運動就形成了電流B在國際單位制中，電流的單位是AC電流有方向，它是一個矢量D任何物體，只要其兩端電勢差不為零，就有電流存在2以下說法正確

7、的是()A只要有可以自由移動的電荷，就能存在持續(xù)電流B金屬導體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導體內(nèi)的電場作用下定向移動形成的C電流的傳導速率就是導體內(nèi)自由電子的定向移動速率D在金屬導體內(nèi)當自由電子定向移動時，它們的熱運動就消失了3電流通過生命機體或多或少都能傳導，其電流的傳導主要是靠()A自由電子導電B離子導電C電解質(zhì)的水溶液導電D質(zhì)子導電4(2009長春外國語學校高二檢測)一臺半導體收音機，電池供電的電流是8mA，也就是說()A1h電池供給8C的電量B1 000s電池供給8C的電量C1s電池供給8C的電量D1min電池供給8C的電量5(2009貴州興義市清華實驗中學高二檢測)某金屬導體的某橫截面上

8、，在5s內(nèi)通過了1.251019個電子，則通過該金屬導體的電流為_A.6如圖所示，在NaCl溶液中，正、負電荷定向移動，方向如圖所示，若測得2s內(nèi)有1.01018個Na和Cl通過溶液內(nèi)部的橫截面M，試問：溶液中的電流方向如何？電流多大？7光電管的陽極A和陰極K之間加U2.5V的電壓時，光電流的最大值為0.64A，求每秒內(nèi)由光電管陰極K發(fā)射的電子數(shù)x。k.Com【參考答案】1答案：B解析：自由電荷定向移動才形成電流，僅有電荷移動但不是定向移動則不行，故選項A錯誤形成電流的條件是導體兩端保持有電壓，且必須是導體而非任何物體，故選項D錯誤電流有方向，但它是標量，故選項C錯誤2答案：B解析：要有持續(xù)電

9、流必須有電壓，A不對導體中形成電流其原因是在導體兩端加上電壓，于是在導體內(nèi)形成了電場，導體內(nèi)的自由電子將在電場力作用下定向移動形成電流，B正確電流的傳導速度等于光速，電子定向移動的速率很小，C不對在形成電流時電子定向移動，并不是熱運動就消失了，其實電子仍然做無規(guī)則的熱運動，D不對3答案：BC解析：根據(jù)生命機體的生物構(gòu)成成分可判斷B、C正確點評：本題聯(lián)系生物、化學知識考查對生命體中電流傳導物質(zhì)的理解4答案：B5答案：0.4解析：在5s內(nèi)通過的電荷量為qne1.2510191.61019C2C來IA0.4A6答案：溶液中的電流大小為0.16A，方向由A指向B.解析：NaCl溶液導電是靠自由移動的Na和Cl離子，它們在電場力作用下向相反方向運動因為電流方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向，故溶液中電流方向與Na定向移動方向相同，即由A指向B.Na和Cl都是一價離子，每個離子的電荷量為e1.61019C，NaCl溶液導電時，Na由A向B定向移動，Cl由B向A運動，負離子的運動可以等效地看做正離子沿相反方向的運動，可見，每秒鐘通過M橫截面的電荷量為兩種離子電荷量的絕對值之和，則有IA0.16A7答案：4.01012個解析：最大電