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
（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cuso4溶液中，正负离子定向移动，测得2s内有1X1019个cu2+与1X1019个so42-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？
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。