2023年新教材高中物理第11章电路及其应用1电源和电流课件新人教版必修第三册

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第十一章　电路及其应用①物理观念：了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场．知道什么是导体的电阻，知道U-I图线的斜率反映导体电阻的大小．知道串、并联电路的电流、电压和电阻的特点．了解电流表(表头)的原理．②科学思维：知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法．掌握游标卡尺和螺旋测微器的使用方法和读数方法．认识多用电表表盘刻度和各种测量功能．知道什么是满偏电流和满偏电压．③科学探究：通过实验探究知道影响导体电阻的因素．掌握导体电阻的计算公式．学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率．理解表头改装成电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流电阻的阻值．④科学态度与责任：理解电流形成的微观解释．理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系．会使用多用电表测量电压、电流．掌握串、并联电路的相关计算，掌握用多用电表测量二极管的正、反向电阻及一般电阻的方法．本章重点　知道电源、恒定电场、导体的电阻、U-I图像，以及串、并联电路的电流、电压和电阻的特点，还有电流的定义及单位、方向的规定、满偏电流和满偏电压．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法．掌握游标卡尺和螺旋测微器的使用方法和读数方法．本章难点　掌握导体电阻的计算公式．会利用伏安法测电阻．会测金属丝的电阻率．会求分压电阻和分流电阻的阻值．会使用多用电表测量电压、电流．理解表头改装成电压表和电流表的原理．理解电流形成的微观解释．理解电阻率的概念及物理意义．1 电源和电流课前 | 自主预习1．定义：电源是能不断把________从正极搬运到负极的装置．2．作用．(1)移送电荷，维持电源正、负极间有一定的________．(2)保持电路中有________的电流．电源电子　电势差持续　有同学认为“只要有导体就有电流”，对吗？【答案】错；必须要有电源和闭合的电路才会产生电流．微思考 下列说法中正确的是 (　　)A．导体中电荷运动就形成了电流B．在国际单位制中，电流的单位是AC．电流有方向，它是一个矢量D．任何物体，只要其两端的电势差不为零，就有电流存在【答案】B【解析】自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不能形成电流，故A错误；形成电流的条件是导体两端有电势差，且必须是导体而非任何物体，故D错误；电流有方向，但它是标量，故C错误．1．定义：由电路中__________的电荷所产生的稳定的电场．2．形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由______、________等电路元件所积累的电荷共同形成的．3．特点：任何位置的______________________都不随时间变化．稳定分布　恒定电场电源　导线　电荷分布和电场强度恒定电场就是静电场，对吗？【答案】静电场是静电荷产生的电场，而恒定电场是由电源、导线等电路元件累积电荷形成的电场，但二者基本性质相同．微思考 关于导线中的电场，下列说法正确的是 (　　)A．导线内的电场线可以与导线相交B．导线内的电场E是由电源电场E0和导线侧面堆积的电荷形成的电场E′叠加的结果C．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D．导线中的电场是静电场的一种【答案】B【解析】导线内的电场线与导线是平行的，故A错误；导线中的电场是电源电场和导线侧面的堆积电荷形成的电场叠加而成的，故B正确；导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，故C、D错误．定向　恒定电流强弱　I　安培　毫安　微安　mA　μA　正电荷　负电荷　2．恒定电流．(1)定义：大小、________都不随时间变化的电流．(2)形成：恒定电场使自由电荷速率增加，自由电荷与导体内不动的粒子的__________，使自由电荷速率减小，最终表现为______________不变．方向　碰撞　平均速率　金属导体中的电流是由于其中的自由电子运动形成的，试问电流的方向与自由电子定向运动的方向有何关系？【答案】电子带有负电，定向运动形成的电流的方向与电子的定向运动方向相反．微思考 某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是 (　　)A．0 B．0.8 AC．1.6 A D．3.2 A【答案】D课堂 | 重难探究1．电源的作用．(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动．(2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为电能．对电源的理解2．形成电流的三种电荷．形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子．例1　下列关于电源的说法中正确的是 (　　)A．电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压B．电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电能的过程C．电荷的移动形成电流D．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流【答案】B【解析】在电源内部，电源把电子由正极搬运到负极，这一过程要克服静电力做功，把其他形式的能转化为电势能，故A错误，B正确．电荷的定向移动才形成电流，C错误．电路中要形成持续的电流，既要有电源，电路又要闭合，两者缺一不可，故D错误．变式1　(多选)将一些电学元件用导线连接在某电源的两端，下列描述正确的是 (　　)A．电源的作用是使电源的正、负极两端保持一定的电势差B．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷C．导体中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D．导体中的电场是由电源的电场和导体中积累的电荷形成的电场叠加而形成的【答案】AD【解析】电源将负电荷从正极搬到负极，维持正、负极间有一定的电势差，A正确，B错误；导体中的电场是电源电场和导体中积累的电荷形成的电场叠加而成的，C错误，D正确．不同导体中电流的计算例2　如图所示，电解池内有一价的电解液，时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是 (　　)【答案】D【答案】A 求电流的技巧1．要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动．2．当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献．电流的微观表达式2．三种速率．(1)电流的传导速率等于光速，为3×108 m/s.(2)电子定向移动速率，其大小与电流有关，约为10－5 m/s.(3)电子热运动速率，其大小与温度有关，约为105 m/s.【答案】AC【答案】A核心素养应用在潮湿、高温、高压的情况下，绝缘体有可能变为导体．例如，空气是绝缘体，但在一定条件下也可能转变为导体．在雷电现象中，由于两云层之间的电压极高，将空气击穿，此时空气就成了导体(如图)．因此，绝缘体和导体的划分与其周围的条件密切相关．绝缘体可以转变为导体例4　假设某次雷电持续时间为0.5 s，所形成的平均电流为6.0×104 A，若这些电荷以0.5 A的电流通过电灯，则可供电灯照明的时间为多长？【答案】6×104 s小练 | 随堂巩固1．(多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是 (　　)A．导线中的电场强度处处为零B．导线中的电场强度方向跟导线方向平行C．导线处于静电平衡状态D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低【答案】BD【解析】在电源和导线中感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方向平行，B正确，A错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，C错误；沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D正确．2．(多选)关于电流的方向，下列描述正确的是 (　　)A．规定正电荷定向移动的方向为电流的方向B．规定自由电荷定向移动的方向为电流的方向C．在金属导体中，自由电子定向移动的方向为电流的反方向D．在电解液中，由于正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，故无电流【答案】AC【解析】规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故A正确，B错误；金属导体中定向移动的是自由电子，电子带负电，故电子运动的方向与电流的方向相反，C正确；在电解液中，正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，但有电流，电流的大小等于正、负离子电荷量的绝对值之和与时间的比值，D错误．3．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法中正确的是 (　　)A．导线内部的电场就是电源所形成的电场B．在静电平衡时，导体内部的场强为零，而导体外部的场强不为零，所以导体内部的电场不是稳定的C．因为导体处于电源的电场中，所以导体内部的场强处处为零D．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导体内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的【答案】D【解析】导线内部的电场是电源和导线等电路元件堆积电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定、方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A、B、C错误，D正确．4．重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，电流强度为1.2×10－5 A，则在1 s内发射的重离子个数为(e＝1.6×10－19 C) (　　)A．3.0×1012　　　　　 B．1.5×1013C．7.5×1013　 D．3.75×1014【答案】B