資源簡介

(共18張PPT)
第1節 電源和電流
第十一章 電路及其應用
物理
學習目標
①通過演示實驗和生活實例對比,思考并明確持續電流形成的原因。
②通過對比靜電平衡,思考電路中的電場特點和電荷運動情況，進而知道電流的定義、單位及方向的規定,會用公式I= 分析相關問題。
③通過自主推理，明確電流形成的微觀解釋及微觀表達式的使用。
學習重難點
重點：
理解電源的作用以及恒定電場、恒定電流，掌握電流的定義、單位以及方向。
難點：
恒定電流的產生過程，電流的微觀解釋。
情境導入
情境1
【演示實驗】用兩個小鐵盆和塑料紙，構成一個簡易電容器，與感應起電機接觸，使之帶電。請學生觸摸兩次，第一次有觸電的感覺，第二次沒有感覺。
思考：觸電原因是什么？
情境2
【演示實驗】利用水果、銅片和鋅片、小燈泡、開關構成回路，做水果電池實驗。
本節課我們就學習電源和電流的相關內容
思考：小燈泡持續發光的原因？
短暫的電流
持續的電流
情境導入
情境設問
為什么電閃雷鳴時，強大的電流能使天空發出耀眼的強光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續發光？
講授新課
1.請畫出電場線來描述電場。
2.請描述一下這幅圖中電勢的高低情況
3.電流是如何形成的？
4.自由電子為什么會定向移動？從哪里移動到哪里？
5.這樣移動的結果，會引起什么物理量發生變化？
探究一　電源
講授新課
通過金屬桿連接上兩個金屬小球，手搖搖柄，我們觀察到有電火花產生。
兩個裝了水的容器，液面高度不同，現用一根橡膠管連接兩個容器，若要使水持續流動，應該怎么做？
講授新課
講授新課
【思考討論】
1.在恒定電場中，自由電子做什么運動？與靜電場有何不同？
2.那電流如何變？這會帶來什么現象？
3.導線中的微觀粒子除了自由電子外，還有其他微觀粒子，它們會對電子帶來什么影響呢？
講授新課
探究二　恒定電流
在高速公路服務區的入口處，有橫架在道路上方的攝像頭，進入服務區的汽車路過攝像頭下方時，攝像頭會自動拍照，拍照的目的是為了統計進入服務區的車流量。
【思考與討論】
如何定量計算進入服務區的車流量 （需要知道哪些物理量）
攝像頭通過拍照，統計一定時間t內進入服務區的車次數量n，利用可計算出車流量。
講授新課
電流
定義：通過導體橫截面的電荷量 q 與通過這些電荷量所用的時間 t 的比值。
—— 表示電流的強弱程度，用字母I表示。
單位：國際單位 安培（A）
常用單位 毫安（mA）、微安（μA）
定義式:
(比值定義式)
電流的方向：規定為與正電荷定向移動方向相同，與負電荷定向移動方向相反。
在電源外部,電流從正極流向負極；電源的內部,電流從負極流向正極；
電流是標量
恒定電流
q=It（1C=1A s或者3600C=1A h）
1 mA = A
1 A = A
講授新課
探究三　電流的微觀表達式
【科學推理與論證】
既然自由電子在定向移動，就有一個移動速率的問題。你覺得導線中電子的定向運動速率與電流之間是什么關系？
1.我們的思路是什么？
2.t時間內通過橫截面的自由電子個數是哪段空間里的電子？
3.假設單位體積內的電子數是n，如何求得t時間內通過橫截面的電子總數N？
4.導線中電子的定向運動速率與電流之間是什么關系？
講授新課
電流的微觀表達：I=nesv
思考：自由電子無規則運動的速率約為105m/s，自由電子定向移動的速率約為10-4 m/s，為何閉合開關瞬間燈泡就立即發光而沒有延時？
區別 自由電子定向移動的速率 電子熱運動的速率 電場建立的速率
物理意義 在導線中有電場時，自由電子受到電場力的作用，在無規則的熱運動上疊加一個定向運動，因而產生電流。我們在說電流時往往狹義的專指自由電子的定向運動。金屬導體中電流的微觀表達式I=neSv，其中v就是電子定向移動的平均速率，其大小與導體兩端電壓、導體材料的性質及溫度有關。 在沒有電場時，自由電子在做無規則的熱運動，由于熱運動向各個方向的機會均等，故不能形成電流。溫度越高，電子熱運動越劇烈。 閉合開關一瞬間，電路中各處以光速建立恒定的電場，在恒定電場作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向運動，整個電路也幾乎同時形成了電流。導體中建立電場的速率也等于電流傳導速率。
大小 一般數量級為10-5m/s 常溫下其數量級是105m/s 等于光速，即3.0×108m/s
【例題1】
例題展示
如圖所示，把電源用導線連接在插入食鹽水中的兩個金屬電極上，電路中形成電流。假設時間t內有N個Cl－和N個Na＋通過圖中虛線所在橫截面，則電路中的電流多大？
例題分析:食鹽水中的電流是Cl-和Na+同時反向定向移動形成的,金屬導線中的電流是自由電子定向移動形成的。
例題解答:由電流的定義式可知I=
【例題2】
課堂練習
有一條銅導線，它的橫截面積S=1mm2，已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3，銅的摩爾質量M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德羅常數NA=6.02×1023mol-1，銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子。求銅導線中自由電子定向移動的平均速率。
【拓展延伸】我們可以計算一下，按照這個速率，電子通過一段6.4厘米長的導線，需要多少時間？
課堂小結
問題思考
通過今天的學習你都收獲了什么 印象最深刻的是什么 還有哪些疑問和不解 （靜思3分鐘）
電源的種類非常多,比如:我們經常在用的充電寶,馬路上比較常見的電動汽車的電池等,希望同學們回去查閱資料,多了解一下各種電源的知識。
完成課本課后習題和學案。
布置作業
謝謝大家

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