第1节 电源和电流-2022-2023学年高一物理同步精品备课教案（人教版2019必修第三册）

第1节　电源和电流(学案) 学习目标　 1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场. 2.理解电流的定义，知道电流的单位和方向. 3.会推导电流的微观表达式，了解表达式中各量的意义. 一、电源 1.定义：能把电子从电源 搬运到电源 的装置就是电源. 2.作用：使导体两端始终存在 二、恒定电流 1.定义： 、 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： 时间内通过导体横截面的 ，是表示电流强弱程度的物理量. 3.在国际单位制中，电流的单位是 ，符号是A. 4.电流的方向：规定为 定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向 一、电流的理解和计算 导学探究 1.如图所示，用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中有无电流？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？ 2.如图所示，如何让导线中保持持续的电流？电源起到了什么作用？ 3.如图，盐水中可以形成电流，盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同？ 例1 (多选)关于电流，下列说法正确的是(　　) A.导体中有电荷运动就会形成电流 B.电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向 C.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位 D.对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零 针对训练1 关于电流，下列说法中正确的是(　　) A．导体中的电流越大，表示通过其横截面的电荷量越多 B．在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中电流就越小 C．通电时间越短，电流越大 D．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中电流越大 例2 (2022·双鸭山·月考)如图所示，电解槽内有一价的电解溶液，t时间内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电荷量为e，以下说法正确的是(　　) A.正离子定向移动形成电流，方向从A到B，负离子定向移动形成电流，方向从B到A B.溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消 C.溶液内电流方向从A到B，电流I＝ D.溶液内电流方向从A到B，电流I＝ 针对训练2 (2022·砚山县·期中)电子绕核运动可以看作一环形电流．设氢原子中的电子绕原子核在半径为r的轨道上运动，用e表示电荷量，m表示电子的质量，k为静电力常量．则(　　) A．电子运动的速率为v＝e B．电子运动的周期为T＝ C．电子运动形成的电流I＝e D．电子运动形成的电流I＝ 二、电流的微观表达式 1.电流的微观表达式的推导 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： 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 此导体中的电流I＝＝＝nqSv. 2.电流的微观表达式I＝nqSv的理解 (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. 3.区别三种速率 自由电荷定向移动速率 自由电荷定向移动形成电流，其中自由电荷定向移动速率的数量级一般为10－4 m/s 电子热运动速率 导体内的自由电子在永不停息地做无规则的热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动速率的数量级为105 m/s 电场传播速率(或电流传导速率) 等于光速.闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向运动，整个电路也就几乎同时形成了电流 例3 (2022·宣威·期中)某根导线的横截面积为S，通过的电流为I.已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动的速率为(　　) A. B. C. D. 针对训练3　如图所示，同种材料制成的厚度相同的长方体合金块A和B，上表面为正方形，边长之比2∶1.A、B分别与同一电源相连，电源内阻忽略不计，则(　　) A．通过A、B的电流之比为2∶1 B．通过A、B的电流之比为1∶2 C．A、B中自由电荷定向移动速率之比为2∶1 D．A、B中自由电荷定向移动速率之比为1∶2 三、电池的容量 1.定义：电池放电时输出的总电荷量； 2