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2019-2020年高中物理 3.1《電流》教案3 魯科版選修3-1 一、內(nèi)容及解析 （一）內(nèi)容：電流的概念，電流大小的計算式及其電流的決定式. （二）解析：本節(jié)課的主要內(nèi)容是關于電流的概念及電流大小的計算，其核心是電流大小的計算。理解它關鍵就是要理解電流的決定式。上一節(jié)主要介紹電勢差與電場強度的關系。本節(jié)計劃用一課時。教學的重點是對公式，并推廣至環(huán)形電流。 1. 恒定電流在本章中起到一個承上啟下的作用，特別恒定電流在電能焦耳熱及閉合電路中具有引導作用。 2.本節(jié)首先要介紹的是電流的概念，之前學生沒有了解，可以就用粒子流簡單解釋；讓學生有一個初步認識。 二、教學目標及解析 （一）目標：（1）知道電流的概念； ⑵了解電流大小的計算式及其電流的決定式. （二）解析：本節(jié)重點是理解電流的概念及電流的計算式和電流的決定式，采用控制變量法，類比法。難點是電流微觀表達式的分析 三、問題診斷及分析 問題：決定電流微觀表達式的那些因素從哪兒去找？ 方法分析：控制變量法 ①導體中單位時間內(nèi)能夠通過截面C的自由電荷分布 導體中單位時間內(nèi)能夠通過截面C的自由電荷分布在以截面C為底，速率v為長的導體中。 ②單位時間內(nèi)能夠通過截面C的自由電荷數(shù) N＝nV＝nvS ③單位時間內(nèi)能夠通過截面C的電荷量 Q＝Nq＝nqvS ④電流的微觀表達式 I＝＝nqvS 四、教學支持條件分析 五．教學過程 創(chuàng)設情景，實例引入： 1、電流 (1)概念：電荷的定向移動形成電流。 (2)產(chǎn)生電流的條件 ①內(nèi)因：要有能夠自由移動的電荷──自由電荷。 ②外因：導體兩端存在電壓──在導體內(nèi)建立電場。 干電池、蓄電池、發(fā)電機等都是電源，它們的作用是提供并保持導體的兩端的電壓，使導體中有持續(xù)的電流。 (3)電流的方向：正電荷的定向移動方向為電流方向。 總結：在金屬導體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。在電解質(zhì)溶液中，電流的方向與正離子定向移動的方向相同，與負離子定向移動的方向相反。 (4)電流 ①定義：通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用的時間t的比值稱為電流。 ②公式：I＝ (量度式) ③單位：在國際單位制中，電流的單位是安培，簡稱安，符號是A。 電流的常用單位還有毫安(mA)和微安(μA)，它們之間的關系是： 1 mA＝10－3A 1μA＝10－6A ④測量儀器 在實際中，測量電流的儀器是電流表。 (5)直流與恒定電流 ①直流：方向不隨時間而改變的電流叫做直流。 ②恒定電流：方向和強弱都不隨時間而改變的電流叫做恒定電流。 例題1：關于電流的方向，下列敘述中正確的是( ) A.金屬導體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向 B.在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負離子，電流方向不能確定 C.不論何種導體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向 D.電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負電荷定向移動的方向相同. 解析：正確選項為C。 電流是有方向的，電流的方向是人為規(guī)定的.物理上規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，則負電荷定向移動的方向一定與電流的方向相反. 例題2：某電解質(zhì)溶液，如果在1 s內(nèi)共有5.01018個二價正離子和1.01019個一價負離子通過某橫截面，那么通過電解質(zhì)溶液的電流強度是多大？ 解析：設在t＝1 s內(nèi)，通過某橫截面的二價正離子數(shù)為n1，一價離子數(shù)為n2，元電荷的電荷量為e，則t時間內(nèi)通過該橫截面的電荷量為q＝(2n1＋N2)e，所以電流為 I＝＝3.2 A。 例題3：氫原子的核外只有一個電子，設電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動.已知電子的電荷量為e，運動速率為v，求電子繞核運動的等效電流多大？ 解析：取電子運動軌道上任一截面，在電子運動一周的時間T內(nèi)，通過這個截面的電量q＝e，由圓周運動的知識有：T＝ 根據(jù)電流的定義式得：I＝＝ 3、電流的微觀表達式 (1)三種速率 ①熱運動的平均速率：金屬導體中的大量自由電子在不停地做無規(guī)則熱運動，熱運動的平均速率很大，但從其宏觀效果上看，沒有電荷的定向移動，因而熱運動的平均速率對形成電流沒有貢獻。 ②定向移動的平均速率：導體中自由電荷定向移動的平均速率是很小的，但就是這一定向移動的速率使電荷定向移動形成了電流。 ③電場傳播速率：電場的傳播速率等于真空中的光速，電路一接通，導體中民光速的速率在各處建立電場，導體中各處的自由電荷幾乎同時開始做定向移動，整個電路幾乎同時形成電流。 (2)電流的微觀表達式 如圖所示，AD表示粗細均勻的一段導體，兩端加以一定的電壓。 q A B C D v 設導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v，導體的橫截面積為S，導體中每單位體積的自由數(shù)為n，每個自由電荷所帶的電荷量為q。 ①導體中單位時間內(nèi)能夠通過截面C的自由電荷分布 導體中單位時間內(nèi)能夠通過截面C的自由電荷分布在以截面C為底，速率v為長的導體中。 ②單位時間內(nèi)能夠通過截面C的自由電荷數(shù) N＝nV＝nvS ③單位時間內(nèi)能夠通過截面C的電荷量 Q＝Nq＝nqvS ④電流的微觀表達式 I＝＝nqvS 六、課堂練習 來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流強度為1mA的細柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷e=1.6010-19C。這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_________。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1∶n2=_______。 解：按定義， 由于各處電流相同，設這段長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個， 六、課堂小結 本節(jié)內(nèi)容屬于基礎性的知識內(nèi)容,是為后面學習磁場.電 磁感應.歐姆定理.電磁振蕩電路打基礎.其中的很多知識點是聯(lián)系后面的橋梁(電動勢,路端電壓,全電路歐姆定理,電功與電功率);其中有很多方法(電路分析、電路簡化、電路計算)滲透在后面各單元的復習中,還有路的意識(會識路畫路析路算路)對后面的復習具有指導性意義。