第2章 第1节 电流 电压 电阻（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（教科版2019）

第1节　电流　电压　电阻 课程内容要求 核心素养提炼 1．回忆初中学过的电路知识，知道电流、电压、电阻及相应的测量方法． 2．了解恒定电场和恒定电流的概念． 3．认识多用电表，知道多用电表测量电阻的原理． 1．物理观念：电流、电压、电阻． 2．科学思维：恒定电流的形成条件． [对应学生用书P50] 1．电路：至少由电源、用电器、导线和开关四部分组成，有通路、断路、短路三种状态，电路元件有串联、并联两种最基本的联接方式． 2．电流：定义式为I＝，其国际单位是安培． 3．电压：电压是形成电流的必要条件，其国际单位是伏特． 4．电阻：电阻反映了导体的性质，其国际单位是欧姆，测量电阻一般采用“伏安法”． 5．欧姆定律：通过导体的电流I跟它两端的电压U成正比，跟它的电阻R成反比，用公式表示是I＝． 1．恒定电场 (1)定义：由于电源的作用，在电路的不同部位聚集了一定的电荷，这些聚集的电荷在导体内产生的电场的性质类似于静电场，我们把它称为恒定电场． (2)特点：聚集的电荷随着电流的流动也在流动，但它们在电路中的分布不随时间的变化而变化． 2．恒定电流 (1)定义：大小保持不变的电流． (2)电流的微观表达式：I＝nSvq．(已知一段粗细均匀的导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q，且自由电荷沿着导体定向运动的平均速率为v) [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)恒定电流的大小、方向均不变．(√) (2)因为I＝，所以I正比于q，反比于t.(×) 1．多用电表具有多种功能，可以测量电流、电压、电阻等． 2．常用的多用电表有指针式和数字式两类． 3．把多用电表的选择开关旋转到电流挡或电压挡的某个量程的位置，它就是电流表或电压表．测量直流时要使电流从红表笔流入，经表头后从黑表笔流出． 4．使用多用电表测电阻时，要将选择开关旋转到电阻挡上，此时表内电源的负极通过调零电阻、表头连接红表笔，表内电源的正极连接黑表笔． 5．使用前先把两支表笔短接，调整电阻挡调零旋钮，使指针指示电阻挡刻度线的零位置(最右边)，再用两支表笔分别接触待测电阻的两端，指针稳定后读取数据，则该数值乘以相应的倍率即为待测电阻的阻值． 6．测量完毕，应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡． [思考] 使用多用电表测电阻时要先进行电阻调零．测量不同的电阻时需要改变倍率，改变倍率后是否需要重新调零？ 提示　更换倍率后需要重新调零． [对应学生用书P51] 探究点一　电流的计算 如图所示，将电解液接入电路后，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？ 提示　q＝n1e＋n2·2e＝(n1＋2n2)e. (2)电路中的电流是多大？ 提示　I＝＝. 不同导体中电流的计算方法 1．金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝计算时，q是某一时间内自由电子通过金属导体横截面的电荷量． 2．电解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． 在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示．若测得2 s内分别有1．0×1018个正离子和1．0×1018 个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？ 解析　水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动．电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B．每个离子的电荷量是e＝1．60×10－19 C．该水溶液导电时负离子由B向A运动，负离子的定向移动可以等效看作是正离子反方向的定向移动．所以，一定时间内通过横截面M的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和． I＝＝ ＝ A ＝0.16 A 答案　由A指向B　0.16 A [题后总结]　应用公式I＝解题的三个注意点 (1)公式I＝中，q是通过横截面的电荷量，而不是通过单位面积的电荷量． (2)当导体中有正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成电流时，公式中的q应为通过导体横截面的正、负两种电荷的电荷量的绝对值之和． (3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关． [训练1]　电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5 min时，通过电阻横截面的电子数为(　　) A．1 500个　　　　　　　 B．9.375×1019个 C．9.375×1021个 D．9.375×1020个 C　[q＝It，n＝＝＝9.375×1021个．] [训练2]　如图所示，电解池内有一价正、负离子的电解液，t时间内通过溶液内截面S