2019-2020学年新素养同步导学新高考高中物理必修3（课件 讲义，含物理核心素养）主题2 电路及其应用 (共32份打包)

1　电源和电流 [学科素养与目标要求]　 物理观念：1.了解电流的形成条件、电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定，会用公式q＝It分析相关问题. 科学思维：会推导电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素. 一、电源 1.定义：能把电子在电源内部从电源正极搬运到负极的装置. 2.作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续电流. 二、恒定电场 1.定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场. 2.形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的. 3.特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同. 三、恒定电流 1.定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流. 2.电流的定义式：I＝，其物理意义：单位时间内，通过导体横截面的电荷量，是表示电流强弱程度的物理量. 1.判断下列说法的正误. (1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动.(×) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量.(×) (3)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的.(×) (4)电子定向移动的方向就是电流的方向.(×) (5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多.(√) 2.在一次闪电的过程中，流动的电荷量大约为300 C，持续的时间大约是0.005 s，所形成的平均电流强度为________ A. 答案　6.0×104 一、电流的理解和计算 如图所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2. (1)确定通过导电液体中电流的方向. (2)计算导电液体中电流的大小. 答案　(1)电流方向为正电荷定向移动方向或负电荷定向移动方向的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右. (2)I＝. 1.电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反. 2.电流的定义式：I＝.用该式计算出的电流是时间t内的平均值.对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等. 3.电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则. 例1　如图1所示，电解池内有一价的电解液，t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是(　　) 图1 A.当n1＝n2时电流强度为零 B.当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝ C.当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度为I＝ D.溶液内电流方向从A→B，电流强度为I＝ 答案　D 解析　正离子定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动的反方向也是电流方向；有正、负离子向相反方向经过同一截面时，公式I＝中的q应是正、负离子电荷量绝对值之和，故I＝，电流方向由A指向B，与正、负离子的数量无关，A、B、C错误，D正确. 针对训练1　某电解池，如果在1 s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1 m2的某截面，那么通过这个截面的电流是(　　) A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A 答案　D [学科素养]　负电荷向一个方向定向移动，等效为正电荷向相反方向定向移动，所以在电解液中形成电流的电荷量为正、负电荷电荷量的绝对值之和.通过以上两个题目，学生能更好地理解不同情景下电流的形成及电流的定义式，体现了“物理观念”的学科素养. 二、电流的微观表达式 1.电流的微观表达式的推导 如图2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，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为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，每个自由电荷的电荷量大小为q.则： 图2 导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t＝.导体AD内的自由电荷总数N＝nlS 总电荷量Q＝Nq＝nlSq 此导体上的电流I＝＝＝nqvS 2.电流的微观表达式I＝nqvS (1)I＝是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关. (2)v表示电荷定向移动的速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的. [延伸阅读]　三种速率的比较 (1)电子定向移动速率：也是公式I＝neSv中的v，大小约为10－5 m/s. (2)电流的传导速率：就是导体中建立电场的速率，等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，