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1、1 第 14单元：恒定电流 一形成电流的条件 先由学生阅读教材回答形成电流的条件： 再由老师讲解形成电流的条件。 电流产生的条件： （1） 导体内有大量自由电荷（金属导体自由电子；电解质溶液正负离子；导电气体 正负离子和电子） （2） 导体两端存在电势差（电压） 问题讨论：如果把金属导体的一端接在带正电的金属球 A 上，另一端接在带负电的金属球 B 上。 讨论：(1) 金属导体上是否有电流形成？ (2) 体上的电流是否能持续存在？要想得到持续电流条件是什么？ 总结：导体中存在持续电流的条件：是保持导体两端的电势差。 电源的作用就是保持电路两端的电势差，使电路中有持续的电流。 二电流强度（I）
2、为了表征电流的强弱，引入一个物理量电流强度（I） 定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值叫做电流强度。简称电流。 数学表达式：I=q/t 说明：电流强度的单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是 A。如果在 1秒 内通过导体横截面的电量为 1库，导体中的电流强度就是 1安培。 在常驻用单位中，电流的单位还有毫安（mA） ，微安（A） 1 mA=10 -3 A 1A=10 -6 A 三电流的方向 电流可以由正电荷的定向移动形成，也可以是负电荷的定向移动形成，也可以是由正负电荷同时 定向移动形成。 习惯上规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。 说明：（1）负电荷沿某
3、一方向运动和等量的正电荷沿相反方向运动产生的效果相同。金属导体中 电流的方向与自由电子定向移动方向相反。（2）电流有方向但电流强度不是矢量。（3）方向不随时间而改变的电流叫直流；方向和强度都不随时间改变的电流叫做恒定电流。 通常所说的直流常常指的是恒定电流。 例题分析： 例 1 一根铜导线，横截面积为 1.0mm 2 ,载有 1.0安电流,已知铜导线内自由电子的密度 n=8.510 28 个/m 3 ,每个电子电量为 1.610 -19 C,试求:铜导线中自由电子定向移动的速度为 多大? (7.410 -5 m/s) 作业：基础训练第一节 第二节 欧姆定律2 教学目的：掌握电阻的概念，掌握欧姆
4、定律。 教学仪器：滑线变阻器（）定值电阻（）电压表（）电流表（）电键（）干电池 （）导线（若干） 教学过程： 复习引入：（1）导体中产生电流的条件是什么？（2）既然导体两端有电压，导体中才有电流，那么导体中的电流强度跟导体两端的电 压有什么关系呢本节课我们就来复习这个问题（欧姆定律） 讲授新课： 1导体中的电流与导体两端电压的关系 演示实验：（1）在如图所示的电路中，连接着一段导线 AB，导线两端的电压可由电压表读出， 导线中通过的电流可由电流表读出。改变滑动片 P 的位置，可以改变导线两端的电压。 测得一组数据如下表： 电压 （V） 0 20 40 60 80 100 电流 （A） 0 02
5、0 040 060 078 098 数据处理：为了更明显，用直角坐标系表示出 IU 的关系，根据测得的数据画出 IU 的关系图线，得到一条直线（） 表 明：导线AB中的电流跟它两端的电压成正比，且对 AB这根导线来说，比值U/I=10是个定值，这个 比值不随U或I的改变而改变，是导线本身的一种性质。 （2）用一段更细的导线CD代替AB，重做实验。 电压 （V） 0 20 40 60 80 100 电流 （A） 0 013 028 040 054 066 数据处理：根据数据作出IU关系图线，得到一条直线（） 表 明：导线CD中的电流跟它两端的电压成正比，且对 CD来说，比值U/I=15是个定值，
6、这个比值不随 U或I的改变而改变。 比较结论：（1）对同一导体，导体中的电流跟它两端的电压成正比。（2）在相同电压下，U/I大的导体中电流小，U/I小的导体中电流大。所以U/I反映了 导体阻碍电流的性质，叫做电阻（R）（3）在相同电压下，对电阻不同的导体，导体的电流跟它的电阻成反比。 2欧姆定律： 德国物理学家欧姆最先用实验研究了电流跟电压，电阻的关系，得出了如下的结论： 导体的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比欧姆定律。 说明（1）欧姆定律的数学表达式：I=U/R。 （2）R的单位： （3）欧姆定律适用于金属导体和通常壮态下的电解质溶液，对气态导体和其它一些导电原件 （电子管，热
7、敏电阻）不适用。对电路而言，它只对一段不含电源的导体成立。 课堂练习：P27（2）（5）3 作 业：基础训练欧姆定律 第三节 电阻定律（2） 教学目的：进一步深化对电阻概念的认识，掌握电阻率的物理意义。 教学过程： 复习引入：（1）欧姆定律是如何表述的？（2）不同导体的电阻大小不同，那么，导体电阻的大小是由哪些因素决定的呢？ 我们这堂课就来研究这个问题。 讲授新课： 演示实验：在如图所示的电路中，保持BC间的电压不变 BC间接入同种材料制成的粗细相同，但长度不相同的导线。 现 象：导线越长，电路中电流越小。 计算表明：对同种材料制成的横截面积相同的导线，电阻大小 跟导线的长度成正比。 BC间接
8、入同种材料制成的长度相同，但粗细不相同的导线。 现 象：导线越粗，电路中的电流越大 计算表明：对同种材料制成的长度相同的导线，电阻大小跟导线的横截面种成反比。 即：导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比这就是电阻定律。 RL/S R=L/S（1） （1）式中的是个比例系数.当我们换用不同材料的导线重做上述实验时会发现:不同材料的 值是不相同的,可见, 是个与材料本身有关的物理量,它直接反映了材料导电性的好坏,我们把 它叫做材料的电阻率.RS/L（2） 注意: 电阻率的单位由(2)式可知为:欧姆米(m)各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的 长度为1米,横截面积为1平方米的导体的电
9、阻. 但电阻率并不由R S和L决定. 引导学生阅读P30表格 思考: 哪些物质电阻率小,哪些物质电阻率大? 纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大. 电阻率相差悬殊各有什么用途? 电阻率小用作导电材料,电阻率大的用作绝缘材料. 表中说明“几种材料在20 0 C时的电阻率”,这意味着什么? 材料的电阻率跟温度有关系. 各种材料的电阻率都随温度而变化.a,金属的电阻率随温度的升高而增大,用这一特点可制成电阻 温度计(金属铂).b,康铜,锰铜等合金的电阻率随温度变化很小,故常用来制成标准电阻.c,当温度 降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫做超导现象,处于这种
10、状态的 物体叫做超导体. 综上所述可知:电阻率与材料种类和温度有关.(对某种材料而言,只有温度不变时才是定值,故 (1)式成立的条件是温度不变) 在温度不变时,导线的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比这就是电阻定律。4 巩固新课： 提出问题1：改变导体的电阻可以通过哪些途径？ 回 答：改变电阻可以通过改变导体的长度，改变导体横截面积或是更换导体材料等途径。最 简单的方法是通过改变导体的长度来达到改变电阻的目的。 （以P31（5）题为例介绍滑线变阻器 的构造及工作原理） 提出问题2:有一个长方体的铜块,边长分别为4米,2米,1米(如图所示),求它的电阻是多大?(铜的 电阻率为1.710
11、-8 欧米). 通过本例注意: R=L/S 中S和L 及在长度L中, 导体的粗细应该是均匀的. 提出问题3:一个标有“220V，60W”的白炽灯泡，加上的电压U是由0逐渐增大到220V，在此过 程中，电压U和电流I的关系可用图线表示，在下图中的四个图线中，肯定不符合实际的是（ ACD ） 提出问题4：一根粗细均匀的电阻丝，当加 2V电压时，通过的电流强度为4A。现把此电阻丝均匀 拉长，然后加1V的电压，这时电流强度为0.5A.求此时电阻丝拉长后的长度应原来长 度的几倍?（2倍） 提出问题5:一立方体金属块,每边长2cm,具有510 -6 欧的电阻,现在将其拉伸为100米长的均匀 导线,求它的电
12、阻? （125欧） 作 业：1.高二物理课本P30(1)(4)2.基础训练第三节电阻定律5 第四节 电功和电功率 教学目的：在初中建立的感性认识基础上，通过电场力搬运电荷做功的定量分析，使学生加深理 解电功和电功率概念，并掌握各公式的运用条件及有关计算。 教学重点：电流通过用电器做功将电能转化为其他形式的能。实际功率的计算。 教学过程： 复习引入：闭合电路是由电源，用电器，导线和控制用电器的开关组成的。用电器就是将电能转 化成其他形式能的设备。例:电动机工作是将电能转化为机械能电热器工作是将电能转化为内能电解槽工作是将电能转化为化学能 用电器将电能转化为其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电
13、流通过用电器做功 究竟和哪些因素有关呢？我们这节课就来学习这方面的知识。 讲授新课： 1电功 初中学习电功概念是直接给出电功公式： W=UIt（1）式 教师引导学生用电场理论再重新分析一下上述结论。 例：如图所示。电场中AB两点间的电势差为UAB。现有带电量+q的电荷在电场力作用下自 A搬动 到B点。电场力做多少功？ W=Uq（2）式 如果在导体两端加上电压，导体内就建立了电场，电场力在推动自由电子定向移动时要做功，设 导体两端的电压为U，通过导体横截面的电量为q。则电场力做的功为W=Uq，由q=It得 W=UIt（3） 说明： a在一段电路上，电场力做的功常说成是电流做的功，简称电功。 b电
14、功公式的物理意义： 电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压，电路中的电流强度和通电时间成正比。 C （3）式中W，U，I，t的单位分别是焦耳，伏特，安培，秒。 2电功率 为了描述电流做功的快慢，引入了一个物理量电功率（P） 。 定 义：电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值叫做电功率。 数学表达式： P=W/t（4）式P=UI （5）式 说明： a （5）式中PUI的单位分别是瓦，伏，安。 b. 一段电路上的电功率,跟这段电路两端的电压和电路中的电流强度成正比. c. 用电器上一般标有电功率和电压它们分别是用电器的额定功率和额定电压。每个用电器正常工作时所需要的电压叫做额定电压，在这
15、个电压下消耗的功率称为额定功率.6 巩固新课：老师讲解高二物理课本P33（2）-（5） 作 业：基础训练第四节 第五节 焦耳定律 教学目的：通过演示和讲解使学一掌握焦耳定律。讲解电功和电热的关系，知道在有非纯电阻元 件的电路中，电功大于电热的道理。 教学重点：区别并掌握电功和电热的计算。 教学过程 复习引入：复习提问电功概念。 使学生回答出电功即电流在一段电路上做的功W=UIt。接着向学生指出电流通过导体 时，导体总是要发热的，这是电流的热效应。电流通过导体时产生的热量的多少与什 么因素有关呢？我们这节课就来学习这个问题。 新课讲授： (一)焦耳定律： 英国物理学家焦耳（18181889）经过长期的实验研究后指出： 电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方，导体的电阻和通电时间成正比焦耳定律。 Q=I 2 Rt（1）式 说明：a.(1)式表明电流通过导体时要发热,焦耳定律就是研究电流热效应定量规律的。 b.(1)式中各量的单位. (二)电功和电热的关系: 设问: 电流通过电路时要做功,同时,一般电路都是有电阻的,因此电流通过电路时也要生热.那么, 电流做的功跟它产生的热之间,又有什么关系呢? 1.纯电阻电路. 如图所示,电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I. 电功即电流所做的功: W=UIt. 电热即电
