11.1电源和电流-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第11章 电路及其应用 第1节　电源和电流 【学习目标】 1.知道电源的作用,掌握电流的形成条件,知道恒定电流的概念。 2.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.电流形成的微观解释及微观表达式的使用。 【自主预习】 电源: 1.概念:电路中在电场力作用下能把　　　　从A　　　　到B的装置。  2.作用 (1)移送电荷,维持电源正、负极间有一定的　　　。  (2)保持电路中有　　　　的电流。  恒定电流: 1.恒定电场 (1)定义:由电路中　　　　的电荷所产生的稳定的电场。  (2)特点:电荷的分布是稳定的,　　　　不会随时间变化。  2.恒定电流 定义:大小、　　　　都不随时间变化的电流。  3.电流 (1)物理意义:反映了电流的　　　　程度。  (2)表达式:I= (3)单位:在国际单位制中电流的单位是　　　　,简称　　　　,符号是　　　　。常用单位有　　　　、　　　　(单位符号分别为　　　　、　　　　)。  (4)电流的方向:规定　　　　定向移动方向或　　　　定向移动的反方向为电流方向。  【答案】电源: 1.电子　搬运 2.(1)电势差　(2)持续 恒定电流: 1.(1)稳定分布　(2)电场的分布 2.方向 3.(1)强弱　(3)安培　安　A　毫安　微安　mA【课堂探究】 [情境设问]雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光。电容器,先直接给它250V的电压充电,然后两根引线连接,也就是短路。听到啪的一声,看到闪耀的光,说明有电流。 直接接在灯泡两端,观察到什么现象?为什么雷鸣电闪时,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? (一)电源 A、B两个导体,分别带正、负电荷。电荷周围有电场。 [思考讨论] 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? 【答案】1.电场线沿导线从A指向B。 2.A球这边电势高,B球这边电势低,A、B球之间有一定的电势差。 3.自由电子的定向移动。 4.自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运动。B失去电子,A得到电子。 5.A、B周围电场减弱,AB之间的电势差减小。 [演示实验]电容器的充放电,静电感应起电机。 我们当然不希望电流是如此短暂的,那应该怎么办?怎样产生持续的电流? [类比分析]这是两个装了水的容器,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? 结论1:电源的作用:　　　　　　　　　　　  (二)恒定电流的含义 [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? 结论2:恒定电流的含义:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  (三)恒定电流的大小 下课铃想,同学们纷纷走出教室,到户外活动。 [思考讨论] 1.我如何计算进出教室的人流量? 2.我应该站在哪里点人数? 3.单位时间内,一个人一进一出,人流量算多少? 4.我们选取一段很短的导线它放大。导线中存在大量自由电子在做定向移动。如何定量地描述导线中电流的大小呢? 结论3:电流的定义:　　　　　　　　　　　  公式:　　　　　　　　　　　  方向:　　　　　　　　　　　  【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时间内通过右截的电子总数N? 4.导线中电子的定向运动速率与电流之间是什么关系? 结论4:电流的微观表达式:　　　　　　　　　　　  【答案】[类比分析] 用抽水机。 结论1:电源的作用:搬运电子,形成稳定电势差。 恒定电流含义[思考讨论] 1.匀加速直线运动,静电平衡导体内部没有电荷定向移动。 2.电流会越来越大。 3.电子在前进过程中会与这些不动的粒子发生碰撞,从而减速。 结论2:恒定电流的含义:大小、方向都不随时间变化的电流。 恒定电流的大小[思考讨论] 1.统计课间时间进出教室的人数。 2.在门口。 3.两个人。 4.观察通过在一定时间内通过导线某个横截面的电荷量。 结论3:电流的定义:一段时间内通过导体横截面的电荷量与所用时间的比值。 公式:I= 方向:正电荷的移动方向。 [科学推理与论证] 1.I= 2.长度为vt,横截面积为S的圆柱形导体中的电子个数。 3.N=nvtS 4.I=neS