高中物理人教版选修3-1：2.1电源和电流

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1、2.1《电源和电流》导学案【学习目标】1．了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。初步体会动态平衡的思想。2．理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流。3．经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。【重点难点】理解电源的作用，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。【学法指导】认真阅读教材，观察插图，体会电源的作用和电流的形成过程【知识链接】1．结合课本图2.1-1，请说明电源在电路中的作用。2．什么是恒定电场？3．恒定电流如何定义？【学习过程】探究1、如何形成持续

2、电流①有AB两个导体，分别带等量异种电荷，它们的周围存在着电场。如果在它们之间连接一条导线R，导线中的自由电荷将如何移动？②AB周围的电场如何变化？③AB间的电势差如何变化？④导线中的电流吗？如果有是瞬时的还是持续的？电流方向如何？⑤你有办法让导线中有持续的电流吗？如果想要有持续的电流，我们需要有一个怎样的装置？⑥什么叫电源？电源的作用是什么？⑦请类比下面水流装置体会电源作用。例1．下例关于电源的说法正确的是（）A．电源是将其他形式的能转化为电能的装置B．电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正负电荷，维持一定的电势差C．与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的

3、D．在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极探究2．恒定电场①你知道导线R中电场的方向吗？导线中的电场仅由电源产生吗？1．如何定义恒定电场？恒定电场是不是匀强电场？2．如何形成恒定电场？导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。3．恒定电场的特点：例2．下例说法正确的是（）A．导体中电荷运动就是形成了电流B．在国际单位制中，电流的单位是AC．电流有方向，它是一个矢量D．任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在小结：探究3．恒定电流由于恒定电场的作

4、用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流1．什么是电流？2．形成电流的条件是什么？3．电流的定义？4．定义式？物理意义？单位？5．方向的规定？实际方向？标矢量性？注意（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。（2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；（3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反．导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电

5、流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。例1．在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为______；例2．某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_____．探究4．电流的微观表达式在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C，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，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C．已知：n为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的

6、定向移动速率在时间t内通过导体某截面的电量为:Q=(vtS)nq所形成的电流为:I=Q/t=nqSv例题：有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.思考题[来源:学§科§网]如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？电子定向移动的速率约10-5m/s，电子热运动的平均速率

7、105m/s电场的传播速率3×108m/s.【训练测试】1．下列说法中正确的是(　　)A．导体中电荷运动就形成了电流B．在国际单位制中，电流的单位是AC．电流有方向，它是一个矢量D．任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在[来源:学§科§网]2．以下说法正确的是(　　)A．只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下定向移动形成的C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了3．电流通