人教版高中物理选修3—1第2章第1节电源和电流教案

第1节电源和电流教学设计

目标：（1）了解形成持续电流的条件，知道电源的作用；

（2）知道恒定电场和静电场的区别与相似性，知道恒定电流的特点；

（3）理解电流强度的意义、定义、单位和方向；

（4）推导并掌握电流的微观表达式；

（5）了解三个速率的含义和数量级。

重点：电流强度的定义和微观表达

过程：

引入：对比两种电流的差别：

探究一：形成持续电流的条件？

讨论：如图所示，A、B为两个带有异种电荷的金属球。

（1）两个导体的电势那个高？

（2）若用导线将二者相连，自由电子如何移动？

（3）二者的电量如何变化？电势差如何变化？最终状态是怎样的？

（4）要使电流能持续，怎么办？

类比思维：

小结：

1.电源的作用：能把负电荷从正极搬到负极，从而维持正负极间一定的电势差；

2.形成持续电流的条件：

（1）存在自由电荷（要有导体）；

（2）导体两端存在持续的电压。

探究二：什么是恒定电场、什么是恒定电流？

探究三：如何定量描述电流的强弱？

物理学中引进物理量电流强度（简称电流）来描述：

（1）定义：通过导体横截面的电荷与所用时间的比值。

（2）表达式：

（3）单位：安培（A）其他单位： mA、μA

t

q

I

（4） 方向：正电荷定向移动的方向

讨论： 电流是标量还是矢量？为什么？

练习1.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R 的圆轨道上

做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e ，运动速率为v ，求电子绕核运动

而形成的等效电流多大？

练习2.如图所示，在cuso 4溶液中，正负离子定向移动，测得2s 内有1X10

19个cu 2+与1X1019个so 42-

通过溶液内部的横载面M,问：溶液中的电流方向向

哪里？电流强度为多大？

小结：当正负离子异向通过同一截面时，电量q 等于二者的绝对值之和。

探究四：电流的微观表达式

推导：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段长为L 的导体,两端加一定的电压，导体中自由电荷定向移动的速率为v ,设导体的横截面积为s ，导体每单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷量为q 。

（1）AD 导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？

（2）这些电荷全部通过横截面D 所需的时间是多少？

（3）导体AD 中的电流是多大？

结论：

探究五：三种速率的含义及数量级？

57.510/m s

-=⨯

困惑: 铜线中自由电子定向移动速率，如果电子按这样的速度在导线中移动一米，需要约二十分钟，那么为什么开关一开，电灯就亮了呢？

1.电子定向移动的速率约10-5m/s

2.电子热运动的平均速率105m/s

3.电流的传导速率即电场的传播速率3×108m/s.

要点小结:

1、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压

2、电源的作用：提供持续的电压

3、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.

4、电流:表示电流的强弱程度的物理量. 定义式I=q / t 微观表达式I=nqsv

5、电流传导的速率等于光速，而自由电荷定向移动的速率却很小。