第三章 第一节 导体的伏安特性曲线（Word教师用书）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（粤教版2019）

第一节　导体的伏安特性曲线 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道电流的定义、单位及方向的规定，理解恒定电流 2．理解欧姆定律并应用它来解决问题 3．能用伏安特性曲线分析电阻变化及大小计算 1.物理观念：了解电流的形成条件，知道电源的作用 2．科学思维：理解电流的定义和电流方向的规定，会用电流的定义式分析相关问题 3．科学探究：了解电流微观表达式的推导过程，从微观角度认识影响电流大小的因素 4．科学态度与责任：通过对电源和电流的学习，培养学生探究生活和生产中物理知识的意识 [对应学生用书P56] 一、电流 1．电流 (1)定义：通过某段导体横截面的电量Q与所用时间t之比． (2)表达式：I＝. (3)物理意义：表示电流的强弱程度． (4)单位：安培，简称安，符号是A.常用的单位还有：毫安(mA)、微安(μA).1 A＝103 mA＝106 μA. (5)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向． 2．直流：导体中方向不随时间改变的电流． 恒定电流：强弱、方向都不随时间变化的电流． 3．对电流微观表达式的理解 (1)建立模型：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，每个自由电荷的电量为q. (2)理论推导：AD导体中的自由电荷总数N＝nlS.总电量Q＝Nq＝nlSq.所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间t＝.根据公式Q＝It可得：导体AD中的电流I＝＝＝nqSv. (3)结论：由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关． [思考] 有同学认为“只有在导体中才可以形成电流”，这种说法对吗？谈一谈你的认识． 提示　电荷定向移动形成电流，不论是导体内还是其他空间只要有电荷定向移动就可形成电流，如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时，形成了一环形电流等． 二、欧姆定律 1．内容：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比． 2．表达式：I＝ 3．电阻 (1)定义：导体两端的电压与通过导体的电流的比值． (2)定义式：R＝. (3)物理意义：反映导体对电流的阻碍作用． (4)单位： ①国际单位是欧姆，符号为Ω. ②常用单位：千欧，符号kΩ；兆欧，符号MΩ. ③单位换算：1 kΩ＝103Ω；1 MΩ＝106Ω. (5)电阻的测量方法：伏安法． [判断] (1)由R＝可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比．(×) (2)导体两端电压为零时，导体的电阻为零．(×) 三、导体的伏安特性曲线 1．伏安特性曲线：用横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I，画出的I­U图像． 2．线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的直线，也就是电流I与电压U成正比的元件． 3．非线性元件：伏安特性曲线不是一条直线，也就是电流I与电压U不成正比的元件．如图所示为二极管的伏安特性曲线，二极管为非线性元件． [思考] 导体在A状态下的电阻的倒数是该点切线的斜率还是OA直线的斜率？ 提示　是OA直线的斜率. [对应学生用书P58] 探究点一　电流的计算 如图所示的电解液接入电路后，在t时间内有n1个一价正离子通过溶液内面积为S的横截面，有n2个二价负离子通过该横截面． 思考以下两个问题： (1)t时间内通过溶液横截面的电荷量是多少？ (2)电路中的电流是多少？ 提示　(1)Q＝n1e＋n2·2e＝(n1＋2n2)e. (2)I＝＝. 1．电流的理解 (1)I＝中，Q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，而不是通过导体单位横截面积的电荷量． (2)横截面的选取是任意的，电流的大小和横截面无关． (3)规定电流的方向为正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反． (4)电流虽然有大小和方向，但电流是标量． 2．电流的计算 (1)金属导体中电流的计算 金属导体中定向移动的电荷是自由电子，运用I＝计算时，Q表示某段时间t内通过金属导体横截面的电子的电荷量． (2)电解液中电流的计算 电解液中正、负粒子同时存在，在静电力的作用下朝相反方向定向移动，电流方向相同，运用I＝计算时，Q表示某段时间t内正、负两种粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和． (3)环形电流的计算 环形电流的计算采用等效的观点分析，所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流，对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流，利用I＝＝求等效电流． 如图所示，电解池内有一价的正、负离子，时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是(　　) A．正离子定向移动形成的电流方向从A→B，负离子定向移动形成的电