第十一章 第1节电源和电流--人教版高中物理必修第三册教学课件(共18张PPT)

(共18张PPT)
第1节 电源和电流
第十一章 电路及其应用
物理
学习目标
①通过演示实验和生活实例对比,思考并明确持续电流形成的原因。
②通过对比静电平衡,思考电路中的电场特点和电荷运动情况，进而知道电流的定义、单位及方向的规定,会用公式I= 分析相关问题。
③通过自主推理，明确电流形成的微观解释及微观表达式的使用。
学习重难点
重点：
理解电源的作用以及恒定电场、恒定电流，掌握电流的定义、单位以及方向。
难点：
恒定电流的产生过程，电流的微观解释。
情境导入
情境1
【演示实验】用两个小铁盆和塑料纸，构成一个简易电容器，与感应起电机接触，使之带电。请学生触摸两次，第一次有触电的感觉，第二次没有感觉。
思考：触电原因是什么？
情境2
【演示实验】利用水果、铜片和锌片、小灯泡、开关构成回路，做水果电池实验。
本节课我们就学习电源和电流的相关内容
思考：小灯泡持续发光的原因？
短暂的电流
持续的电流
情境导入
情境设问
为什么电闪雷鸣时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光？
讲授新课
1.请画出电场线来描述电场。
2.请描述一下这幅图中电势的高低情况
3.电流是如何形成的？
4.自由电子为什么会定向移动？从哪里移动到哪里？
5.这样移动的结果，会引起什么物理量发生变化？
探究一　电源
讲授新课
通过金属杆连接上两个金属小球，手摇摇柄，我们观察到有电火花产生。
两个装了水的容器，液面高度不同，现用一根橡胶管连接两个容器，若要使水持续流动，应该怎么做？
讲授新课
讲授新课
【思考讨论】
1.在恒定电场中，自由电子做什么运动？与静电场有何不同？
2.那电流如何变？这会带来什么现象？
3.导线中的微观粒子除了自由电子外，还有其他微观粒子，它们会对电子带来什么影响呢？
讲授新课
探究二　恒定电流
在高速公路服务区的入口处，有横架在道路上方的摄像头，进入服务区的汽车路过摄像头下方时，摄像头会自动拍照，拍照的目的是为了统计进入服务区的车流量。
【思考与讨论】
如何定量计算进入服务区的车流量 （需要知道哪些物理量）
摄像头通过拍照，统计一定时间t内进入服务区的车次数量n，利用可计算出车流量。
讲授新课
电流
定义：通过导体横截面的电荷量 q 与通过这些电荷量所用的时间 t 的比值。
—— 表示电流的强弱程度，用字母I表示。
单位：国际单位 安培（A）
常用单位 毫安（mA）、微安（μA）
定义式:
(比值定义式)
电流的方向：规定为与正电荷定向移动方向相同，与负电荷定向移动方向相反。
在电源外部,电流从正极流向负极；电源的内部,电流从负极流向正极；
电流是标量
恒定电流
q=It（1C=1A s或者3600C=1A h）
1 mA = A
1 A = A
讲授新课
探究三　电流的微观表达式
【科学推理与论证】
既然自由电子在定向移动，就有一个移动速率的问题。你觉得导线中电子的定向运动速率与电流之间是什么关系？
1.我们的思路是什么？
2.t时间内通过横截面的自由电子个数是哪段空间里的电子？
3.假设单位体积内的电子数是n，如何求得t时间内通过横截面的电子总数N？
4.导线中电子的定向运动速率与电流之间是什么关系？
讲授新课
电流的微观表达：I=nesv
思考：自由电子无规则运动的速率约为105m/s，自由电子定向移动的速率约为10-4 m/s，为何闭合开关瞬间灯泡就立即发光而没有延时？
区别 自由电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电场建立的速率
物理意义 在导线中有电场时，自由电子受到电场力的作用，在无规则的热运动上叠加一个定向运动，因而产生电流。我们在说电流时往往狭义的专指自由电子的定向运动。金属导体中电流的微观表达式I=neSv，其中v就是电子定向移动的平均速率，其大小与导体两端电压、导体材料的性质及温度有关。 在没有电场时，自由电子在做无规则的热运动，由于热运动向各个方向的机会均等，故不能形成电流。温度越高，电子热运动越剧烈。 闭合开关一瞬间，电路中各处以光速建立恒定的电场，在恒定电场作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向运动，整个电路也几乎同时形成了电流。导体中建立电场的速率也等于电流传导速率。
大小 一般数量级为10-5m/s 常温下其数量级是105m/s 等于光速，即3.0×108m/s
【例题1】
例题展示
如图所示，把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上，电路中形成电流。假设时间t内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚线所在横截面，则电路中的电流多大？
例题分析:食盐水中的电流是Cl-和Na+同时反向定向移动形成的,金属导线中的电流是自由电子定向移动形成的。
例题解答:由电流的定义式可知I=
【例题2】
课堂练习
有一条铜导线，它的横截面积S=1mm2，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，铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的平均速率。
【拓展延伸】我们可以计算一下，按照这个速率，电子通过一段6.4厘米长的导线，需要多少时间？
课堂小结
问题思考
通过今天的学习你都收获了什么 印象最深刻的是什么 还有哪些疑问和不解 （静思3分钟）
电源的种类非常多,比如:我们经常在用的充电宝,马路上比较常见的电动汽车的电池等,希望同学们回去查阅资料,多了解一下各种电源的知识。
完成课本课后习题和学案。
布置作业
谢谢大家