11.1 电源和电流 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电源和电流”，涵盖持续电流形成条件、恒定电流定义、电流公式及微观表达式、电池容量等核心知识。通过“导线连接带电体”的思考问题导入，类比水流构建认知支架，衔接瞬时电流到恒定电流的知识脉络。 其亮点在于以问题链驱动探究，结合易错辨析、归纳表格及电解液电流计算、电动汽车续航等实例，培养科学思维与物理观念。采用类比与微观推导结合的教学方法，助力学生深化理解，教师可借助结构化资源提升教学效率。

第一节：电源和电流 第十一章：电路及其应用 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，会用公式I=问题 （3）会推导电流的微观表达式，了解表达式中各物理量的意义。 一、电源—持续电流的形成 - A + + + + + + + + B _ _ _ _ _ _ _ R - B A R 用导线将A、B两导体连接 自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体 导线中有无电流？ A、B电荷量如何变化？ A、B之间的电势差如何变化？ 如何使导线中产生持续电流？ 思考1： (产生瞬时电流) （逐渐减少） （逐渐消失） （A、B之间连接一个电源） 水流 水势A 水势B P B A — — _ _ _ _ _ _ _ — — — + + + + + + + 一、电源—持续电流的形成 类比 1.电源：能源源不断的把电子从正极搬运到负极，从而能保持导体两端的电势差(电压),从而使得电路中有持续的电流的装置 2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。（其它形式的能转化为电能） 3.形成电流的条件:（1）存在自由电荷（自由电子、正、负离子） （2）导体两端存在电压（电势差） 归纳总结： 资料卡 二：恒定电流的形成 M N E0 F Fn Ft M N E0 E0 E′ M N E 导线内的电场最终由电源和导体中积累的电荷共同形成沿导线方向的恒定电场 在恒定电场作用下，自由电荷做怎样的运动？ 自由电荷会在导体中一直加速吗？ 思考2： 资料卡： 1.定向移动的速率：一般为m/s 2.常温下热运动速率：约为m/s 3.电场传导速率(建立恒定电场的速率)：3×m/s （恒定电场对电荷施加静电力，促使电荷加速定向运动） （电荷定向运动过程中与其他粒子碰撞，最终电荷定向运动的平均速率不变） 二：恒定电流的形成 归纳总结：1恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。 2.电流的定义式：I=其物理意义：单位时间通过导体横截面的电荷量,表示电流强弱的物理量。 ＋ ＋ ＋ S 电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负 离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时： 二：恒定电流的形成 3.电流的方向：规定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.标量，其计算遵循代数运算法则 5.单位：国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 毫安(mA) 1A=1000mA 微安(μA) 1mA=1000 μA 二：恒定电流的形成 易错辨析：(1)导体中有电荷运动就会形成电流。(　　) (2)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。(　　) (3)对于导体，只要其两端电势差为零，通过其的电流也必为零。(　　) × √ × 二：恒定电流的形成 如图所示，电源的正、负极分别接A、B金属板给容器内的盐水通电(电源未画出)，t时间内通过溶液内截面S的一价正离子数是n1，一价负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是(　 　) A. 正离子和负离子定向移动形成的电流方向都是从 B. 电解液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消 C. 电流 D. 电流 A、D 解析　 负离子的定向移动也能产生电流，故A正确； 溶液内正、负离子向相反方向移动，电流加强，故B错误； 正离子产生的电流为I1=，负离子产生的电流为I2=，总电流为 I=I1+I2 =，故C错误，D正确。 8 二：恒定电流的形成 总结提升：不同导体中电流的计算方法 金属导体 自由电荷只有自由电子，运用I=时，q是t时间内通过金属导体横截面积的自由电子总电荷量，电流方向与自由电子的运动方向相反 电解液 自由电荷是正、负离子，运用I=时，q是在时间t内通过电解液横截面的正、负两种离子的电荷量的绝对值之和，电流方向与正离子运动方向相同 三、电流的微观表达式 一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。 导体中的自由电荷数 总电荷量 所有电荷通过横截面所需要的时间 导体中的电流 一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位体积内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I，则下列说法正确的有(　 　) A.自由电子定向移动的速率为v0 B.自由电子定向移动的速率为 C.电场传播速率为真空中的光速c D.自由电子定向移动的速率为 三、电流的微观表达式 解析　自由电子做无规则热运动的速率并非自由电子定向移动的速率，自由电子的定向移动会在导体内形成电流，而根据电流的微观表达式I=neSv可得自由电子定向移动的速率为v=，故A、D错误，B正确；电场传播速率为真空中的光速c，故C正确。 B、C 四：电池的容量 材料：锂离子电池以碳材料为负极，以含锂化合物为正极，在充电的过程中，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多的微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。当电动汽车启动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大 思考3： 电池内部的电场方向是怎样的？ 给锂电池充电时，带正电的向哪个方向运动？静电力做正功还是负功？能量是怎么转化的？ 锂电池供电时，锂离子向哪个方向运动，静电力做正功还是负功，能量 如何转化？ 电池的容量指的是什么？ 某电动汽车的容量是94A·h，若以72km/h的速度行驶，大约可以行驶5h,请问该汽车电池以此速度工作的电流大约为多少？电池的续航（充电一次能行驶的路程）是多大？ 四：电池的容量 电池内部的电场方向是怎样的？ 给锂电池充电时，带正电的向哪个方向运动？静电力做正功还是负功？能量是怎么转化的？ 锂电池供电时，锂离子向哪个方向运动，静电力做正功还是负功，能量 如何转化？ 电池的容量指的是什么？ 某电动汽车的容量是94A·h，若以72km/h的速度行驶，大约可以行驶5h,请问该汽车电池以此速度工作的电流大约为多少？电池的续航（充电一次能行驶的路程）是多大？ 归纳总结： 1.电池容量：电池放电时输出的总电荷量 2.单位： A·h或mA·h (电池内部从正极指向负极) （充电时，带正电的锂离子从正极向负极运动，静电力做正功，电能转化为化学能） （锂电池供电时，锂离子从负极向正极运动，静电力做负功，化学能转化为电能） （电池放电时能输出的总电荷量） （ 72km/h的速度行驶时的电流大约为I==18.8A, 电池续航s=vt=360km) 总结 探究持续电流形成的原因 探究恒定电流形成的原因 定量描述电流的强弱 从微观角度解释恒定电流形成的原因 练习与应用 1.某电解池中，若在2s内各有1.0×个一价正离子和2.0×个二价负离子沿相反方向通过某截面，那么通过这个截面的电流是（ ） 详解：正、负离子同时向相反方向运动时，通过截面的电荷量应该是两者绝对值之和，则2s内通过这个截面的电流是I==4.0A D A.0.8A B.3.2A C.2.4A D.4.0A 练习与应用 2.一横截面积为1 mm2的铜导线，通过的电流为1 A时，自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5 m/s，电子所带电荷量大小e=1.6×10-19 C，试估算1 m3体积内的自由电子数为(　　) A.1.2×1030个 B.1.2×1028个 C.8.3×1026个 D.8.3×1028个 D 解析　由题意可知铜导线横截面积S=1 mm2=1×10-6 m2，电流I=1 A，自由电子定向移动的平均速率v=7.5×10-5 m/s，自由电子电荷量q=e=1.6×10-19 C。由电流的微观表达式为I=nqSv，解得n≈8.3×1028个，故选D。 练习与应用 3．某手机的说明书标明该手机的电池容量为4000 mA，待机时间为22d，若用该手机播放视频的时间是18h，则播放视频的电流是待机电流的（　　） A．29.3倍 B．1.2倍 C．31倍 D．14.7倍 解析： A 练习与应用 4.一段粗细均匀的导线的横截面积为S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数为n1，导线单位体积内自由电子数为n2，自由电子定向运动的平均速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为n3。则导线中的电流为( 　 　) A.n1eSv B.n1ev C.n2eSv D.n3e 解析　根据电流定义式可得I===n3e， 根据电流微观表达式可得I=n2eSv， 根据电流定义式可得I===n1ev，故选B、C、D。 B、C、D 18 练习与应用 5.如图所示，来自电子源的电子(初速度为零)，经电压为U的加速器加速，形成细柱形的电子流。若电子流横截面积为S，电子的质量为m，电荷量大小为e，电子流内单位长度的电子数为n。则电子流形成的电流大小为(　　) A.neS B.n C.ne D.nS 解析　电子在电场中被加速，则Ue=m，电子流形成的电流大小为I===vne=ne，故选C。 D $