高中物理人教版选修3-1第二章 恒定电流1

第二章 恒定电流
第1节 导体中的电场和电流
图 2.1-4
导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线切线方向的恒定电场
情感态度价值观方面的考虑：质疑的习惯
P42
本书用q = It ，而非
t Q I P42
【例题1】 有一条横截面积S ＝1 mm2的铜导线，通过的电流I ＝1 A 。

已知铜的密度ρ＝ 8.9×103 kg/m3，铜的摩尔质量M ＝6.4×10－2 kg/mol ，阿佛加德罗常数N ＝6.62×1023 mol －1，电子的电量e ＝－1.6×10－19 C 。

求铜导线中自由电子定向运动的速率。

解 ……
图2.1-5导线左端的自由电子经过时间t 到达右端
取一段导线（图2.1-5），自由电子从它的左端定向移动到右端所用的时间记为t ，则这段导线的长度为vt 、体积为vtS 、质量为ρvtS 。

这段导线中的原子数为
N
M vtS n ρ=
……这段导线中的自由电子数目与铜原子的数目相等，也等于n 。

由于时间t 内这些电子全部通过右端横截面，因此通过横截面的电荷量是 q = ne =N M vtS
ρ e
……
研究宏观量与微观量的联系时，这是极常用的一种方法。

例：2006年广东省的一道高考题
（2）风力发电是一种环保的电能获取方式。

设计每台风力发电机的功率为40 kW 。

实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%，空气的密度是1.29 kg/m3，当地水平风速约为10 m/s 。

问风力发电机的叶片长度为多少才能满足设计要求？ 原教材也有涉及，但放在“思考与讨论”里了，而且没有深入分析。

第2节 电动势
原教材没有明确地说什么是电动势。

本书的考虑：强调科学思想――做功与能量变化的关系。

“非静电力”是什么？用摩擦起电“制造”宏观电源的例子。

q W E =的定义不要求学生复述。

P44生活中的电池。

电池的“容量”――如“1400 mA • h ”、“记忆效应”。

第3节 欧姆定律
P46第一个小标题“欧姆定律”，演示、定律、单位，可以不讲，简单复习。

P46两个曲线的横坐标、纵坐标不同，“伏安特性”专指纵电流、横电压。

P47“测绘小灯泡的伏安特性曲线”：
为什么不用分压电路？
“你在自己做出的伏安特性曲线中有什么新的发现？你怎样解释这个现象？”的教育意义。

P48“说一说”根据图2.3-5讲通过二极管的电流与电压的关系――通过图象获取信息的能力（原来二极管只是“正通逆断”）。

“问题与练习”第2题也是从图象得信息。

P49第4题
4. 一个小灯泡，当它两端的电压在3 V以下时，电阻始终等于14 Ω不变，它两端电压增大到4 V时，因钨丝发热，测出它的电阻为16 Ω，电压增大到5 V时，测出的电阻为20 Ω。

它在0～5 V范围内的伏安特性曲线大概是怎样的？请画出草图。

利用图象进行信息交流的能力。

草图即可。

学生不知如何下手。

第4节串联电路和并联电路
课标没有对串联电路和并联电路的具体要求。

只为以后的学习服务。

串联电路、并联电路的电流关系是电荷恒定律的直接推论。

串联电路、并联电路的电压关系是由电压的定义及静电平衡时的电势关系直接得出的。

本书中，以上两个关系都不是实验结果。

电阻串联、并联时的等效电阻，初中有，但不扎实，复习。

P52，电表的改装，以两个例题的形式出现，目的：不是新的知识点，是欧姆定律的应用，着眼点在基本物理规律。

“二级规律”、“三级规律”……
P53第1题，分压电路，道理要清楚，应用（计算、电路连接）要熟练。

第5节焦耳定律
“焦耳定律”，过去大纲没有，现在课标有（“知道”）。

没有通过实验（焦耳，1840）归纳，而从能量守恒定律（比1840稍后一些）分析得出。

这样做的原因：①多数学校不做这个实验；②又一次强调做功与能量的关系。

注意W = IUt 与Q = I 2Rt 的区别
P51解释“纯电阻电路”
P56例
【例题】一台电动机，线圈电阻是0.4 Ω，当电动机两端加220 V 电压时，通过电动机的电流是50 A 。

这台电动机每分钟所做的机械功有多少？
不是一个新知识点，是焦耳定律的应用。

第6节 电阻定律
课程标准的要求：“通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。

” 本书的特点：实验尽量介绍多种方法。

（1）完全通过实验测量来研究电阻与导线长度、横截面积、材料的关系；
（2）通过逻辑分析研究电阻与导线长度、横截面积的关系，然后通过实验研究电阻与导线材料的关系。

此法优点是不必控制变量
P60实验
探究导体电阻与材料的关系
1. 根据以上分析，以等式的形式写出用导体长度l 、导体横截面积S 表示导体电阻R 的关系式，用一个与l 、S 无关的常量表示比例系数。

S l R ρ= （学生写）
2. 选择至少两条不同材料的导体（例如镍铬合金丝和康铜丝），测出它们的长度、横截面积和电阻，分别计算出上述等式中的比例常数。

3. 分析上述比例常数的物理意义。

（典型的物理学方法）
P61说一说
中央电视台2002年12月播放了北京市技术质量监督局对市场中电线电缆产品质量抽查的消息。

消息引用检验负责人的话：“十几个不合格产品中，大部分存在导体电阻不合格问题，主要是铜材质量不合格，使用了再生铜或杂质很高的铜。

再一个就是铜材质量可能合格，但把截面积缩小，买 2.5平方的线，拿到手的线可能是
1.5或1.5多一点的，载流量不够。

另一个问题是绝缘层质量不合格，用再生塑料制作电线外皮，电阻率达不到要求……”
谈谈看，这位负责人讲话中体现了哪些物理原理？
生活中的素材，实践意识
P61第1题
1. 在实验室用一段导线连接一个“3 V、0.25 A”的小灯泡做实验时，一般都不会考虑导线的电阻。

请你找一段这种导线，目测它的长度和导线中铜丝的横截面积，估算它的电阻，然后说明可以不考虑导线电阻的理由。

生活中的素材，实践意识，培养爱问为什么的习惯
（播种一种行为，收获一种习惯）
第7节闭合电路欧姆定律
P62两个插图形象化地表示内外电路
图2.7-1闭合电路由内电路和外电路组成
图2.7-2闭合电路的电势。

a、b两个位置与上图中的a、b相对应。

P62本书的思路：相同时间内非静电力做的功EIt等于内外电路中的能量消耗I 2Rt + I 2rt。

现行教材的思路：电路中各点的电势应该有确定的值。

两个思路在逻辑上都没有问题，但本书强调做功与能量的关系。

增加了难度？这不就是一道习题吗？
P65第2题
2. 小张买了一只袖珍小电筒，用的是两节小的干电池。

他取出电筒中的小灯泡，看到上面标有“2.2 V、0.25 A”字样。

小张认为产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光。

由此，他算出了产品设计时所设定的每节干电池内阻的参数。

如果小李的判断是对的，那么，所设定的每节干电池的内阻是多少？
生活中的素材，实践意识，估算
第8节多用电表
课标要求：“初步了解多用电表的原理，通过实际操作学会使用多用电表。

”
现行大纲没有关于多用电表的知识点，只在学生实验中涉及多用电表的使用。

现行教材给出了与欧姆表原理相关的算式，但没有算下去，本书以例题形式做了计算。

着眼点：欧姆定律的应用练习，其次才是欧姆表的原理
图2.8-5多量程多用电表示意图 P68图2.8-5有错
第9节实验：测定电池的电动势和内阻
本书特点：学生实验介绍多种方法
E = U + Ir
E = IR + Ir
图2.9-1测出两组U 、I 的值，就能算出电动势
和内阻 E = U +R U
r
分析了各方法的优缺点，推荐第一个方法 提醒：作U-I 图时要变形
U =－rI + E
第10节 简单的逻辑电路
P75“与”门
图2.10-2“与”辑电路
实现“与”逻辑电路的一种方法（此图有待改进）：
图2.10-5晶体二极管“与”门电路
“电势”、“电位”
“电平”的高与低
图2.10-4“与”门的符号
P77“或”门
图2.10-6“或”逻辑电路
实现“或”逻辑电路的一种方法
图2.10-8晶体二极管“或”门电路
图2.10-7“或”门的符号 P78“非”门
图2.10-9“非”逻辑电路
图2.10-10“非”门的符号
门电路常做成集成块
实际是好几个“门”封装在一起了
图 2.10-11
四个2输入“与”门集成电路的外引线
图2.10-12六个“非”门集成电路的外引线
（P82图丁的方框中丢了个“1”）
P79例题
【例题】图2.10-14是一个火警报警装置的逻辑电路图。

Rt是一个热敏电阻，低
温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻。

(1) 要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。

在图中虚线处应接入怎样的元件?
(2) 为什么温度高时电铃会被接通？
(3) 为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些?
图2.10-14火警报警器。