第二章、恒定电流

11第二章、恒定电流第一节、导体中的电场和电流（1课时）一、教学目标（一）知识与技能1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。（二）过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。（三）情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。三、重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。四、教学过程（一）先对本章的知识体系及意图作简要的概述（二）新课讲述----第一节、导体中的电场和电流1．电源：先分析课本图2。1-1说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手）【问题】如何使电路中有持续电流？（让学生回答—电源）类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）2．导线中的电场：结合课本图2。1-4分析导线中的电场的分布情况。导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生22的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。通过“思考与讨论”让学生区分静电平衡和动态平衡。恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。3．电流（标量）（1）概念：电荷的定向移动形成电流。（2）电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。（3）定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。定义式：tQI电流的微观表示：取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？---引导学生推导老师归纳：Q=nV=nvtSqI=Q/t=nvqS这就是电流的微观表示式。（4）单位：安培（A），1A=103mA=106µA（5）电流的种类①直流电：方向不随时间而改变的电流。直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。②交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。【问题】如何用图象表示直流电和交流电？分析课本例题（详见课本，这里略）通过例题分析让学生把电流与导线内自由电子的定向移动的速率联系起来，同时说明定向移动的速率和在导线中建立电场的速率是两个不同的概念。（三）小结：对本节内容做简要小结（四）巩固新课：1、复习课本内容2、完成P43问题与练习：作业1、2，练习3。33第二节、电动势（1课时）一、教学目标（一）知识与技能1．理解电动势的的概念及定义式。知道电动势是表征电源特性的物理量。2．从能量转化的角度理解电动势的物理意义。（二）过程与方法通过类比的方法使学生加深对电源及电动势概念的理解。（三）情感态度与价值观了解生活中电池，感受现代科技的不断进步二、重点与难点：重点：电动势的的概念难点：对电源内部非静电力做功的理解三、教学过程：（一）复习上课时内容要点：电源、恒定电流的概念（二）新课讲解-----第二节、电动势〖问题〗1。在金属导体中电流的形成是什么？（自由电子）2．在外电路中电流的方向？（从电源的正极流向负极）3．电源是靠什么能力把负极的正电荷不断的搬运到正极以维持外电路中恒定的电流？结合课本图2。2-1，讲述“非静电力”，利用右图来类比，以帮助学生理解电路中的能量问题。当水由A池流入B池时，由于重力做功，水的重力势能减少，转化为其他式的能。而又由于A、B之间存在高度差，故欲使水能流回到A池，应克服重力做功，即需要提供一个外力来实现该过程。抽水机就是提供该外力的装置，使水克服重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能。重力做功、克服重力做功以及重力势能与其他形式的能之间的相互转化，学生易于理解和接受，在做此铺垫后，电源中的非静电力的存在及其作用也就易于理解了。两者相比，重力相当于电场力，重力做功相当于电场力做功，重力势能相当于电势能，抽水机相当于电源。从而引出—1．电源（更深层的含义）（1）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。（2）非静电力在电源中所起的作用：是把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。【注意】在不同的电源中，是不同形式的能量转化为电能。再与抽水机类比说明：在不同的电源中非静电力做功的本领不同---引出2．电动势（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。44（2）定义式：E=W/q（3）单位：伏（V）（4）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。【注意】：①电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。3．电源（池）的几个重要参数①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。②内阻（r）:电源内部的电阻。③容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.【注意】：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。（三）小结：对本节内容做简要小结（四）巩固新课：1、复习课本内容2、完成P46“问题与练习”：练习1-33．调查常用可充电电池：建议全班分成若干个小组，对可充电电池进行调查，写出调查报告，然后在全班交流和评比。55第三节、欧姆定律（2课时）一、教学目标（一）知识与技能1、理解电阻的概念，明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定2、要求学生理解欧姆定律，并能用来解决有关电路的问题3、知道导体的伏安特性曲线，知道什么是线性元件和非线性元件（二）过程与方法教学中应适当地向学生渗透一些研究物理的科学方法和分析的正确思路如通过探索性实验去认识物理量之问的制约关系，用图象和图表的方法来处理数据、总结规律，以及利用比值来定义物理量的方法等。（三）情感态度与价值观本节知识在实际中有广泛的应用，通过本节的学习培养学生联系实际的能力二、重点：正确理解欧姆定律及其适应条件三、难点：对电阻的定义的理解，对I-U图象的理解四、教具：电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电阻、导线、电池组、小灯泡等五、教学过程：（一）复习上课时内容要点：电动势概念，电源的三个重要参数（二）新课讲解-----第三节、欧姆定律问题：电流强度与电压究竟有什么关系？这可利用实验来研究。1、欧姆定律演示：如图，方法按P46演示方案进行闭合S后，移动滑动变阻器触头，记下触头在不同位置时电压表和电流表读数。电压表测得的是导体R两端电压，电流表测得的是通过导体R的电流，记录在下面表格中。U/VI/A把所得数据描绘在U-I直角坐标系中，确定U和I之间的函数关系。分析：这些点所在的图线包不包括原点？包括，因为当U=0时，I=0。这些点所在图线是一条什么图线？过原点的斜直线。即同一金属导体的U-I图象是一条过原点的直线。66把R换成与之不同的R，重复前面步骤，可得另一条不同的但过原点的斜直线。结论：同一导体，不管电流、电压怎么样变化，电压跟电流的比值是一个常数。这个比值的物理意义就是导体的电阻。引出-------（1）、导体的电阻①定义：导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻。②公式：R=U/I（定义式）说明：A、对于给定导体，R一定，不存在R与U成正比，与I成反比的关系，R只跟导体本身的性质有关B、这个式子（定义）给出了测量电阻的方法——伏安法。C、电阻反映导体对电流的阻碍作用③单位：欧姆，符号Ω，且1Ω=1V／A，常用单位：Ω、kΩ、MΩ换算关系：1kΩ=103Ω1MΩ=103KΩ（2）．欧姆定律①定律内容：导体中电流强度跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比。②公式：I=U/R③适应范围：一是部分电路，二是金属导体、电解质溶液2、导体的伏安特性曲线（1）伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U，这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。（2）线性元件和非线性元件线性元件：伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。非线性元件：伏安特性曲线是曲线，即电流与电压不成正比的电学元件。3、分组实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线（第2课时）按P48实验要求进行，电路改为分压电路分发方格纸，让学生把实验数据列表，并在坐标纸中建立坐标系后做出图象要求至少测6个点以上【说一说】P48（三）小结：对本节内容做简要小结（四）巩固新课：1、复习课本内容2、完成P48问题与练习：作业1、3，练习2。77第四节、串联电路和并联电路（2课时）一、教学目标（一）知识与技能1．进一步学习电路的串联和并联，理解串、并联电路的电压关系、电流关系和电阻关系，并能运用其解决有关关问题。2．进而利用电路的串、并联规律分析电表改装的原理。（二）过程与方法通过复习、归纳、小结把知识系统化。（三）情感态度与价值观通过学习，学会在学习中灵活变通和运用。三、重点与难点：重点：教学重点是串、并联电路的规律。难点：难点是电表的改装。四、教学过程：（一）复习上课时内容要点：欧姆定律、电阻概念、导体的伏安特性曲线。（二）新课讲解-----第四节、串联电路和并联电路1．串联电路和并联电路先让学生回忆初中有关这方面（串、并联电路的规律）的问题，然后让学生自学，在此基础上，让学生将串联和并联加以对比，学生容易理解和记忆。老师点拨：一是要从理论上认识串、并联电路的规律，二是过程分析的不同，引入电势来分析。从而让学生体会到高中和初中的区别，也能让学生易于理解和接受。学生自己先推导有关结论，老师最后归纳小结得出结论：（并适当拓展）（1）串联电路①电路中各处的电流强度相等。I=I1=I2=I3=…②电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和U=U1+U2+U3+…③串联电路的总电阻，等于各个电阻之和。R=R1+R2+R3+…④电压分配：U1/R1=U2/R2U1/R1=U/R⑤n个相同电池（E、r）串联：En=nErn=nr（2）并联电路①并联电路中各支路两端的电压相等。U=U1=U2=U3=…②电路中的总电流强度等于各支路电流强度之和。I=I1+I2+I3+…③并联电路总电阻的倒数，等于各个电阻的倒数之和。1/R=1/R1+1/R2+1/R3+对两个电阻并联有：R=R1R2/（R1+R2）④电流分配：I1/I2=R1/R2I1/I=R1/R⑤n个相同电池（E、r）并联：En=Ern=r/n再由学生讨论下列问题：①几个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的几分之一；②若不同的电阻并联，总电阻小于其中最小的电阻；88③若某一支路的电阻增大，则总电阻也随之增大；④若并联的支路增多时，总电阻