(課堂設(shè)計(jì))2014-2015高中物理3.2探究電流、電壓和電阻的成因課件滬科版選修3-1

1、第第2課時(shí)課時(shí) 研究電流、電壓和電阻研究電流、電壓和電阻一、恒定電流一、恒定電流1電流：流過(guò)導(dǎo)體某一橫截面積的電荷量電流：流過(guò)導(dǎo)體某一橫截面積的電荷量Q跟所用跟所用時(shí)間時(shí)間t的的_2物理意義：表示電荷定向移動(dòng)快慢的物理意義：表示電荷定向移動(dòng)快慢的_，在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面面積上的在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面面積上的_知識(shí)梳理知識(shí)梳理比值比值強(qiáng)弱程度強(qiáng)弱程度電荷量電荷量電荷量電荷量4單位：安培，符號(hào)單位：安培，符號(hào)_，其他單位：，其他單位：_、 _，1 A_ mA_A.5規(guī)定規(guī)定_的方向?yàn)殡娏鞣较颍c的方向?yàn)殡娏鞣较?，它與_方向相反沿著電流的方向電勢(shì)逐漸方向相反沿

2、著電流的方向電勢(shì)逐漸降低，故沿著電流方向上的任意兩點(diǎn)間都有降低，故沿著電流方向上的任意兩點(diǎn)間都有_，這，這就是電路中的就是電路中的_思考：電流有流動(dòng)方向是否為矢量呢？思考：電流有流動(dòng)方向是否為矢量呢？溫馨提示溫馨提示：不是矢量，不符合矢量運(yùn)算定則不是矢量，不符合矢量運(yùn)算定則A毫安毫安(mA)微安微安(A)103 106正電荷定向移動(dòng)正電荷定向移動(dòng)負(fù)電荷定向移動(dòng)負(fù)電荷定向移動(dòng)電勢(shì)差電勢(shì)差電壓電壓二、電流的微觀表達(dá)式二、電流的微觀表達(dá)式如圖如圖322所示，所示，AD表示粗表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，長(zhǎng)為細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，長(zhǎng)為l，兩端加，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿

3、導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷，每個(gè)自由電荷的電荷量為的電荷量為q.AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)：導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)：N_.總電荷量總電荷量QNq_.圖圖3-2-2nlSnlSq由此可見(jiàn)，從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位由此可見(jiàn)，從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電荷量、定體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電荷量、定向移動(dòng)速度的大小，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)向移動(dòng)速度的大小，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)nqSv三、電流傳導(dǎo)速率和電子熱運(yùn)動(dòng)的

4、速率、定向移三、電流傳導(dǎo)速率和電子熱運(yùn)動(dòng)的速率、定向移動(dòng)速率的區(qū)別動(dòng)速率的區(qū)別電子熱運(yùn)電子熱運(yùn)動(dòng)的速率動(dòng)的速率構(gòu)成導(dǎo)體的電子在不停地做構(gòu)成導(dǎo)體的電子在不停地做_運(yùn)運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故不能形成電流，常溫下電子熱相等，故不能形成電流，常溫下電子熱運(yùn)動(dòng)的速率數(shù)量級(jí)為運(yùn)動(dòng)的速率數(shù)量級(jí)為105 m/s電子定向電子定向移動(dòng)速率移動(dòng)速率電子定向移動(dòng)的速率很小，一般為電子定向移動(dòng)的速率很小，一般為105 m/s.自由電子在很大的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)上又自由電子在很大的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)上又疊加上了一個(gè)很小的疊加上了一個(gè)很小的_移動(dòng)移動(dòng)電流傳電流傳導(dǎo)速率導(dǎo)速率等于光速

5、，閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中各等于光速，閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速處以真空中光速c建立建立_電場(chǎng)，電路電場(chǎng)，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始_移移動(dòng)而形成了電流動(dòng)而形成了電流無(wú)規(guī)則熱無(wú)規(guī)則熱定向定向恒定恒定定向定向四、歐姆定律四、歐姆定律1內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓跟導(dǎo)體兩端的電壓U成成_，跟導(dǎo)體的電阻，跟導(dǎo)體的電阻R成成_ 3適用條件：歐姆定律對(duì)適用條件：歐姆定律對(duì)_都適用，都適用，但是對(duì)氣體電離后導(dǎo)電和晶體二極管不適用但是對(duì)氣體電離后導(dǎo)電和晶體二極管不適用反比反比正比正比金屬或電解液金屬或電解液正比正比反比反比五、電阻五、電阻

6、1電阻電阻R反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，它等于導(dǎo)體反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，它等于導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體的兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體的_之比之比3單位：電阻的單位為單位：電阻的單位為_(kāi)，其關(guān)系為：，其關(guān)系為：1 k _ ，1 M _ .正比正比反比反比電流大小電流大小歐姆歐姆()或千歐或千歐(k)或兆歐或兆歐(M)103106 1導(dǎo)體中電流導(dǎo)體中電流I的表達(dá)式為的表達(dá)式為InqSv，其中，其中S為為導(dǎo)體的橫截面積，導(dǎo)體的橫截面積，n為導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷為導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，數(shù)，q為每個(gè)自由電荷所帶的電荷量，為每個(gè)自由電荷所帶的電荷量，v是是 () A導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速率導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速率 B

7、電流傳導(dǎo)速率電流傳導(dǎo)速率 C自由電荷定向移動(dòng)的速率自由電荷定向移動(dòng)的速率 D電子熱運(yùn)動(dòng)速率電子熱運(yùn)動(dòng)速率基礎(chǔ)自測(cè)基礎(chǔ)自測(cè)解析解析：從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體：從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、電荷量、定向移動(dòng)速度，還與積內(nèi)的自由電荷數(shù)、電荷量、定向移動(dòng)速度，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，故選導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，故選C.電荷的定向移動(dòng)形成電荷的定向移動(dòng)形成電流，這個(gè)定向移動(dòng)的速率就是電流微觀表達(dá)式電流，這個(gè)定向移動(dòng)的速率就是電流微觀表達(dá)式InqSv中的中的v.答案答案：C2關(guān)于電流的概念，下列說(shuō)法中正確的有關(guān)于電流的概念，下列說(shuō)法中正確的有()A導(dǎo)體中有電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流導(dǎo)體

8、中有電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流B電流是一個(gè)矢量，其方向就是正電荷定向電流是一個(gè)矢量，其方向就是正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)的方向C在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位其單位安培是基本單位D對(duì)于導(dǎo)體，只要其兩端電勢(shì)差為零，電流對(duì)于導(dǎo)體，只要其兩端電勢(shì)差為零，電流也必為零也必為零解析解析：導(dǎo)體中有大量的自由電子，總在不停地：導(dǎo)體中有大量的自由電子，總在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有定向運(yùn)動(dòng)，在一段時(shí)間做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有定向運(yùn)動(dòng)，在一段時(shí)間t內(nèi)，通內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體某一截面的電荷是雙向的，其數(shù)值又是相等過(guò)導(dǎo)體某一截面的電荷是雙向的，其數(shù)值又是相等的，電流為零，故的

9、，電流為零，故A錯(cuò)電流是一個(gè)標(biāo)量，因?yàn)槠溥\(yùn)錯(cuò)電流是一個(gè)標(biāo)量，因?yàn)槠溥\(yùn)算不符合矢量運(yùn)算法則為了便于研究電流，人們算不符合矢量運(yùn)算法則為了便于研究電流，人們規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较颍詤^(qū)規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，以區(qū)別于負(fù)電荷的定向運(yùn)動(dòng)，故別于負(fù)電荷的定向運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)在國(guó)際單位制中，錯(cuò)在國(guó)際單位制中，共有七個(gè)基本量，電流便是其中之一，故共有七個(gè)基本量，電流便是其中之一，故C正確對(duì)正確對(duì)于導(dǎo)體，其兩端電勢(shì)差為零時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)無(wú)電場(chǎng)，電于導(dǎo)體，其兩端電勢(shì)差為零時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)無(wú)電場(chǎng)，電子不能定向運(yùn)動(dòng)，故電流為零，子不能定向運(yùn)動(dòng)，故電流為零，D正確正確答案答案：CD3某電解池中，若在某

10、電解池中，若在2 s內(nèi)各有內(nèi)各有1.01019個(gè)個(gè)2價(jià)價(jià)正離子和正離子和2.01019個(gè)個(gè)1價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面，那么通價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是過(guò)這個(gè)截面的電流是 ()A0 B0.8 A C1.6 A D3.2 A解析解析：電荷的定向移動(dòng)形成電流，但：電荷的定向移動(dòng)形成電流，但“”“”電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí)，通過(guò)某截面的電電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí)，通過(guò)某截面的電荷量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和由題意可知，電流由正、荷量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和由題意可知，電流由正、負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)形成，則在負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)形成，則在2 s內(nèi)通過(guò)截面的總電荷內(nèi)通過(guò)截面的總電荷量應(yīng)為：量應(yīng)為：q1.6101

11、921.01019 C1.6101912.01019 C6.4 C由電流的定義式知：由電流的定義式知：Iq/t(6.4/2)A3.2 A.答案答案：D答案答案：AC5如圖如圖323所示，一根截面積為所示，一根截面積為S的均勻的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，每米電荷量為長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，每米電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為 () 圖圖3-2-2答案答案：A（1）電荷的定向移動(dòng)形成電流）電荷的定向移動(dòng)形成電流.形成電流需滿足兩個(gè)條件：形成電流需滿足兩個(gè)條件：

12、內(nèi)因：要有能自由移動(dòng)的電荷內(nèi)因：要有能自由移動(dòng)的電荷.金屬導(dǎo)體中的金屬導(dǎo)體中的自由電子，電解液中的正、負(fù)離子，都是自由電荷自由電子，電解液中的正、負(fù)離子，都是自由電荷.外因：導(dǎo)體兩端存在電壓（電勢(shì)差）外因：導(dǎo)體兩端存在電壓（電勢(shì)差）.(2)導(dǎo)體中有電流時(shí)應(yīng)區(qū)分三種速率：電流傳導(dǎo)導(dǎo)體中有電流時(shí)應(yīng)區(qū)分三種速率：電流傳導(dǎo)速率、無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)速率、自由電荷定向移動(dòng)速率速率、無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)速率、自由電荷定向移動(dòng)速率.對(duì)電流的概念及電流形成的理解對(duì)電流的概念及電流形成的理解導(dǎo)體中的自由電荷在永不停息地做無(wú)規(guī)則的熱導(dǎo)體中的自由電荷在永不停息地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，由于這種運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向的機(jī)會(huì)均等，所以運(yùn)動(dòng)，由于這種

13、運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向的機(jī)會(huì)均等，所以不會(huì)出現(xiàn)電流，要使自由電荷定向移動(dòng)而產(chǎn)生電流，不會(huì)出現(xiàn)電流，要使自由電荷定向移動(dòng)而產(chǎn)生電流，就需要對(duì)電荷施加力的作用，這種力通常為電場(chǎng)力就需要對(duì)電荷施加力的作用，這種力通常為電場(chǎng)力.當(dāng)導(dǎo)體的兩端有電勢(shì)差（電壓）時(shí)，就在導(dǎo)體內(nèi)建當(dāng)導(dǎo)體的兩端有電勢(shì)差（電壓）時(shí)，就在導(dǎo)體內(nèi)建立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)而形成電流生定向移動(dòng)而形成電流.電源的作用就是維持導(dǎo)體兩電源的作用就是維持導(dǎo)體兩端的電壓，從而使導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生持久的電場(chǎng)，從而端的電壓，從而使導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生持久的電場(chǎng)，從而在導(dǎo)體中形成持續(xù)的電流在導(dǎo)體中形成

14、持續(xù)的電流.從場(chǎng)的觀點(diǎn)理解形成電流從場(chǎng)的觀點(diǎn)理解形成電流的條件，可以清晰地看到宏觀與微觀世界的規(guī)律之的條件，可以清晰地看到宏觀與微觀世界的規(guī)律之間的聯(lián)系間的聯(lián)系.【例例1】 關(guān)于電流，以下說(shuō)法正確的是關(guān)于電流，以下說(shuō)法正確的是 ()A通過(guò)截面的電荷量的多少就是電流的大小通過(guò)截面的電荷量的多少就是電流的大小B電流的方向就是電荷定向移動(dòng)的方向電流的方向就是電荷定向移動(dòng)的方向C在導(dǎo)體中，只要自由電荷在運(yùn)動(dòng)，就一定在導(dǎo)體中，只要自由電荷在運(yùn)動(dòng)，就一定會(huì)形成電流會(huì)形成電流D導(dǎo)體兩端沒(méi)有電壓就不能形成電流導(dǎo)體兩端沒(méi)有電壓就不能形成電流解析解析：根據(jù)電流的概念，電流是單位時(shí)間內(nèi)通：根據(jù)電流的概念，電流是單位

15、時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，可知過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，可知A錯(cuò)規(guī)定正電荷定向錯(cuò)規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?，可知移?dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?，可知B錯(cuò)自由電荷持續(xù)的錯(cuò)自由電荷持續(xù)的定向移動(dòng)才會(huì)形成電流，定向移動(dòng)才會(huì)形成電流，C錯(cuò)，錯(cuò)，D對(duì)故正確答案為對(duì)故正確答案為D.答案答案：D下列關(guān)于電流的說(shuō)法中，正確的是下列關(guān)于電流的說(shuō)法中，正確的是 ()A電路中的電流越大，表示通過(guò)導(dǎo)體橫截電路中的電流越大，表示通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多面的電荷量越多B在相同時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量在相同時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流就越大越多，導(dǎo)體中的電流就越大C通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流越大通電時(shí)間越

16、長(zhǎng)，電流越大D導(dǎo)體中通過(guò)一定的電荷量所用時(shí)間越短，導(dǎo)體中通過(guò)一定的電荷量所用時(shí)間越短，電流越大電流越大答案答案：BD【例例2】 如圖如圖324所示所示的電解池接入電路后，在的電解池接入電路后，在t秒內(nèi)秒內(nèi)有有n1個(gè)個(gè)1價(jià)正離子通過(guò)溶液內(nèi)截價(jià)正離子通過(guò)溶液內(nèi)截面面S，有，有n2個(gè)個(gè)1價(jià)負(fù)離子通過(guò)溶液價(jià)負(fù)離子通過(guò)溶液內(nèi)截面內(nèi)截面S，設(shè)，設(shè)e為元電荷，以下說(shuō)為元電荷，以下說(shuō)法正確的是法正確的是 ()A當(dāng)當(dāng)n1n2時(shí)，電流為零時(shí)，電流為零圖圖3-2-4答案答案：D【題后反思題后反思】計(jì)算電流時(shí)，要注意通過(guò)截面的計(jì)算電流時(shí)，要注意通過(guò)截面的電荷量電荷量(1)同種電荷，同向通過(guò)同一截面同種電荷，同向通過(guò)同

17、一截面qq1q2.(2)同種電荷，反向通過(guò)同一截面同種電荷，反向通過(guò)同一截面qq1q2.(3)異種電荷，同向通過(guò)同一截面異種電荷，同向通過(guò)同一截面qq1q2.(4)異種電荷，反向通過(guò)同一截面異種電荷，反向通過(guò)同一截面qq1q2.計(jì)數(shù)器因射線照射，內(nèi)部氣體電離，在時(shí)計(jì)數(shù)器因射線照射，內(nèi)部氣體電離，在時(shí)間間t內(nèi)有內(nèi)有n個(gè)二價(jià)正離子到達(dá)陰極，有個(gè)二價(jià)正離子到達(dá)陰極，有2n個(gè)電子到個(gè)電子到達(dá)陽(yáng)極，則計(jì)數(shù)器中的電流為達(dá)陽(yáng)極，則計(jì)數(shù)器中的電流為 () A0B2ne/t C3ne/tD4ne/t 答案答案：B如圖如圖325所示，所示，AD表示粗表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體細(xì)均勻的一段導(dǎo)體l，兩端加一定，兩端加一定

18、的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為定向移動(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為截面積為S，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電，每個(gè)自由電荷的電荷量為荷量為q，則，則AD導(dǎo)體中自由電荷總導(dǎo)體中自由電荷總數(shù)數(shù)NnlS，總電荷量，總電荷量QNqnlSq，所有這些電荷都通過(guò)橫截面所有這些電荷都通過(guò)橫截面電流的微觀表達(dá)式電流的微觀表達(dá)式圖圖3-2-5【例例3】 有一橫截面積為有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為的電流強(qiáng)度為I，設(shè)每單位體積導(dǎo)線有，設(shè)每單位體積導(dǎo)線有n個(gè)自由電子，個(gè)自由電

19、子，電子的電荷量為電子的電荷量為q，此時(shí)電子定向移動(dòng)的速度為，此時(shí)電子定向移動(dòng)的速度為v，在在t時(shí)間里，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表時(shí)間里，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為示為 ()AnvSt Bnvt CIt/q DIt/Sq解析解析：此題考查對(duì)電流強(qiáng)度公式：此題考查對(duì)電流強(qiáng)度公式IQ/t的理解的理解及電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式及電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式InqvS的理解在的理解在t時(shí)間時(shí)間內(nèi)，以速度內(nèi)，以速度v移動(dòng)的電子在銅導(dǎo)線中經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)度為移動(dòng)的電子在銅導(dǎo)線中經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)度為vt，由于銅導(dǎo)線的橫截面積為，由于銅導(dǎo)線的橫截面積為S，則在，則在t時(shí)間內(nèi)，時(shí)間內(nèi)，電子經(jīng)過(guò)的導(dǎo)線體積為電子經(jīng)過(guò)的導(dǎo)線體積為vtS.又由于單位體積的導(dǎo)線又由于單位