第3章 第1节 导体的I-U特性曲线 （word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

　第三章　恒定电流 第一节　导体的I-U特性曲线 核心素养导学 物理观念 (1)理解电流的定义、定义式，单位及方向的规定，会用公式I＝分析相关问题。 (2)知道欧姆定律和导体的I-U特性曲线。 科学思维 (1)学会用电流的微观表达式分析问题。 (2)理解欧姆定律和导体电阻的物理意义。 科学探究 探究导体中电流与其两端电压的关系，并描绘导体的I-U特性曲线。 一、电流 1．形成电流的条件 (1)存在自由电荷，比如金属中的自由电子，电解液中的正、负离子。 (2)导体两端存在电压。 2．电流 (1)概念：电荷的定向移动形成电流。 (2)物理意义：反映了电流的强弱程度。 (3)符号及单位：用I表示电流，单位是安培，符号为A。 (4)表达式：I＝。 (5)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向为电流的反方向。 (6)恒定电流：方向和强弱都不随时间变化的电流。 电流既有大小，又有方向，但它的运算遵循代数运算法则，电流是标量。　　 二、欧姆定律　导体的I-U特性曲线 1．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)适用条件：适用于金属和电解质溶液导电，对气体导体和某些导电器件不适用。 2．导体的I-U特性曲线 2．导体的I-U特性曲线 (1)定义：用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U画出的I-U图像叫作导体的I-U特性曲线。 (2)线性元件：I-U图线是过原点的直线，即I与U成正比。 (3)非线性元件：I-U图线是曲线。 1.雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间(如图甲)，而手电筒中的小灯泡却能持续发光(如图乙)，这是为什么？ 提示：闪电只是提供了瞬时高压，只能产生瞬时电流；手电筒中的电源为小灯泡提供了持续的电压，能产生持续电流。 2.如图所示，在导体两端加上电压后，导体中产生电流，请对以下结论作出判断。 (1)电流的方向为电荷定向移动的方向。(×) (2)电流越大，通过导体横截面的电荷量就越大。(×) (3)公式I＝中的Q是时间t内通过导体单位横截面积的电荷量。(×) (4)由公式I＝可知，I与Q成正比。(×) (5)恒定电流的大小和方向均保持不变。(√) 新知学习(一)|电流大小的计算 [典例体验] [典例]　如图所示的电解槽中，如果在4 s内各有8 C 的正、负离子通过面积为0.8 m2的横截面AB，那么： (1)正、负离子定向移动的方向如何？ (2)电解槽中的电流方向如何？ (3)4 s内通过横截面AB的电荷量为多少？ (4)电解槽中的电流为多大？ [解析]　(1)电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极电势，电极之间电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动。 (2)电解槽中的电流方向跟正离子移动方向相同，方向向右。 (3)8 C的正离子向右通过横截面AB，同时8 C的负离子向左通过横截面AB，相当于又有8 C正电荷向右通过横截面，故4 s内通过横截面AB的电荷量为16 C。 (4)电流大小I＝＝ A＝4 A。 [答案]　(1)正离子向右移动　负离子向左移动 (2)向右　(3)16 C　(4)4 A [系统归纳] 1．金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝计算时，Q是某一时间内通过金属导体横截面的自由电子的电荷量。 2．电解质溶液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝计算时，Q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。 3．计算周期性运动的电荷形成的环形电流时，常取一个周期来计算，即利用I＝求等效电流。 [针对训练] 1．一条金属导体中的电流是5 μA，那么在3.2 s内通过金属导体横截面定向运动的自由电荷个数是(　 ) A．1×1014个　　　　　　　 B．1×1015个 C．2×1014个 D．2×1015个 解析：选A　根据电流的定义式I＝可得：Q＝It＝5×10－6×3.2 C＝1.6×10－5 C，通过该截面的自由电荷(自由电子)个数n＝＝＝1×1014个，故选项A正确。 2．如图所示，真空中一根绝缘轻杆两端分别固定两个完全相同的、带等量异种电荷的小球M、N(可以看成点电荷，电荷量大小为Q)，轻杆绕O点在水平面内沿逆时针方向(俯视)以角速度ω匀速转动，已知小球M距离O点较近，下列说法正确的是(　 ) A．小球N转动形成的等效电流沿逆时针方向 B．小球M转动形成的等效电流大于小球N转动形成的等效电流 C．小球M转动形成的等效电流大小为 D．小球M转动形成的等效电流与小球N转动形成的等效电流方向相同 解析：选C　根据电流方向为正电荷定向移动的方向可知，小球M转动形成的等效电流沿逆时针方向，小球N转动形成的等效电流沿顺时针方向，选项A、D错误；两个