恒定电流教学设计.docx
- 文档编号:30394384
- 上传时间:2023-08-14
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:23.15KB
恒定电流教学设计.docx
《恒定电流教学设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《恒定电流教学设计.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
恒定电流教学设计
恒定电流教学设计
第七章恒定电流考纲要览考向预测本章为历年高考考点分布的重点区域之一,历年考题中均有体现,特别是规定的学生实验,不论是实验知识的检查,还是器材连接、数据处理、误差分析等,每年试题中都有所涉及,考的既具体又灵活,稳恒电路分析,也是高考试题的计算题常考内容之一.本章内容在高考中主要考查电路的计算,包括电阻的计算,串并联电阻的计算,电功、电热的计算,闭合电路欧姆定律的计算;电压、电流、电阻的测量.其中电路分析——包括含容电路分析、电路变化、动态问题分析,电功、电功率分配问题分析以及设计型实验题,都是考查中出现几率最大的部分,要重点加以掌握.设计型实验题也是一种考查趋势,该种题型不仅要求对于本章规定实验的原理能够深入理解,还要求具有灵活的思路,能熟练的将所学知识运用于新的情景,解决新的问题.更考查了学生的研究方法、掌握情况及创新思维能力的强弱.所以对于该种问题的复习要引起足够的重视.基础知识回顾1.电流电流的形成:
电荷的定向移动形成电流只要导线两端存在电压,导线中的自由电子就在电场力的作用下,从电势低处向电势高处定向移动,移动的方向与导体中的电流方向相反.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,导线内的电场线保持和导线平行.电流的宏观表达式:
I=q/t,适用于任何电荷的定向移动形成的电流.注意:
在电解液导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,在用公式I=q/t计算电流强度时应引起注意.电流的微观表达式:
n为单位体积内的自由电荷个数,S为导线的横截面积,v为自由电荷的定向移动速率).物理意义:
表示电源把其它形式的能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.定义:
在电源内部非静电力所做的功W与移送的电荷量q的比值,叫电源的电动势,用E表示.定义式为:
E=W/q.注意:
①电动势的大小由电源中非静电力的特性决定,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.电源的几个重要参数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:
电源内部的电阻.2.电动势是:
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.3.部分电路欧姆定律内容:
导体中的电流跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比.公式I?
UR体导电.图像图7-1-1注意I-U曲线和U-I曲线的区别:
对于电阻一定的导体,图中两图都是过原点的直线,I-U图像的斜率表示--------,U-I图像的斜率表示------.还要注意:
当考虑到电阻率随温度的变化时,电阻的伏安特性曲线是一条曲线.一.对公式I=q/t和I=nqvS的理解I=q/t是电流强度的定义式,电流的方向规定为与电路中正电荷定向移动的方向相同;负电荷形成的电流,其方向与负电荷定向移动的方向相反;如果是正、负离子同时定向移动形成电流,q应是两种电荷电荷量绝对值之和,电流方向仍同正离子定向移动方向相同.I=nqvS是电流的微观表达式,电流强度是标量,但习惯上规定正电荷定向移动方向为电流方向,电流的方向实际上反映的是电势的高低.图7-1-2A.当n1=n2时,电流强度为零B.当n1>n2时,电流方向从A→B,电流强度I=e/tC.当n1RBB.灯泡在状态A时的电阻等于曲线在该点斜率的倒数C.灯泡在状态A时的电阻等于连线OA的斜率D.该实验说明,对于灯丝材料——钨,欧姆定律不能适用课后创新演练1.对于金属导体,还必须满足下列哪一个条件才能在导体中产生恒定的电流A.有可以自由移动的电荷B.导体两端有电压C.导体内存在电场D.导体两端加有恒定的电压2.关于电流,下列说法中正确的是A.通过导线截面的电量越多,电流越大B.电子运动的速率越大,电流越大C.单位时间内通过导体截面的电量越多,导体中的电流越大D.因为电流有方向,所以电流是矢量3.某种导体材料的I—U图象如图7-1-7所示,图象上A点与原点连线与横轴成α角,A点的切线与横轴成β角.关于图7-1-7导体的下列说法正确的是A.导体的电功率随电压U的增大而增大B.导体的电阻随电压U的增大而增大C.在A点,导体的电阻为tanαD.在A点,导体的电阻为tanβ4.下列有关电压与电动势的说法中,正确的是A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B.电动势就是电源两极间的电压C.电动势公式E=W/q中的W与电压U=W/q中的W是一样的,都是电场力做的功D.电动势是反映电源把其它形式的能转化为电能本领强弱的物理量5.若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时,导体中的电流减小了A.如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流多大?
也不相同.本题可以有三种解法,现列其一:
依题意和欧姆定律得:
R?
U0/I3U0/50?
I,所以I0=A0?
又因为R?
U02U0I?
I,所以I2?
2I0?
A6.在电解液导电时,若在5s内分别有5C的正离子和5C的负离子通过电解槽中与电流方向垂直的截面,电路中电流是多少?
若5s内有5C的正负离子分别在阴极和阳极放电,电路中的电流是多少?
在电解质溶液中,电流等于同一截面上正负电荷迁移电荷量绝对值之和与所用时间t之比,所以I=/t=2A.电解质溶液中各种离子质量、电荷量都可能不同,它们在电场中所受电场力的大小、加速度的大小、速度的大小也各不相同,在同一时间内通过电解液某一截面的正负离子数可能不同,特别是在阳极附近的正离子可以认为刚被加速,速度为零,而负离子的速度却被加速至最大,所以在阳极附过的横截面上,在5s内只有5C的负电荷通过,故电流I=Q/t=1A.7.试研究长度为l、横截面积为S,单位体积自由电子数为n的均匀导体中电流的流动在导体两端加上电压U,于是导体中有匀强电场产生,在导体内移动的自由电子受匀强电场作用而加速.而和做热运动的阳离子碰撞而减速,这样边反复进行边向前移动,可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v成正比,其大小可以表示成kv.电场力和碰撞的阻力相平衡时,导体中电子的ekUlB.eUlkC.elUkD.ekU设自由电子在导体中以一定速率v运动时,该导体中所流过的电流是___________.该导体电阻的大小为___________.据题意可得kv=eE,其中E=U/l,因此v=eU/lk.选顶B正确.据电流微观表达式I=neSv,可得I=neSUlk2,UI?
lkneS2再由欧姆定律可知R=.图7-1-88.如图7-1-8所示是静电除尘器示意图,A接高压电源正极,B接高压电源的负极,AB之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电吸附到正极A上,排出的烟就成为清洁的了,已知每千第2课时串、并联电路焦耳定律基础知识回顾1.串、并联电路串联电路的特征如下:
①I=I1=I2=I3=…②U=U1+U2+U3+…③R=R1+R2+R3+…④U1R1P1R1其方法有:
1.分支法;2.等势法.2.电功与电热电功:
电流所做的功,计算公式为.,考虑到纯电阻电路中有U=IR,所以UR=U2R2=U3R3=…==I还有W=I22.电热:
电流通过导体时,导体上产生的热量.计算公式为2适用于一切电路),考虑到纯电阻电路中有U=IR,所以也有Q=UIt=U2阻电路).电功与电热的关系①纯电阻电路:
电流做功将电能全部转化为热能,所以电功等于电热Q=W②非纯电阻电路:
电流做功将电能转化为热能和其它能所以电功大于电热,由能量守恒可知W=Q+E其它或UIt=I2Rt+E其它⑤=P2R2=P3R3=…=PR=I2串联电路中各电阻两端的电压、消耗的功率均与其电阻成正比.并联电路的特征如下:
①I=I1+I2+I3+…②U=U1=U2=U3=…③1R=1R1+1R2+1R3+…3.电功率与热功率电功率:
单位时间内电流做的功.计算公式P=W/t=UI,对于纯电阻电路P=I2R=U2/R.用电器的额定功率是指电器在额定电压下工作时的功率;而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率.热功率:
单位间内电流通过导体时产生的热量.计④I1R1=I2R2=I3R3=…=IR=U⑤P1R1=P2R2=P3R3…=PR=U2并联电路中能过各电阻的电流、消耗的功率均与其电阻成反比.混联电路第二章、恒定电流第一节、导体中的电场和电流一、教学目标知识与技能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、教学过程先对本章的知识体系及意图作简要的概述新课讲述----第一节、导体中的电场和电流1.电源:
先分析课本图21-1说明该装置只能产生瞬间电流类比:
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BA、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2.导线中的电场:
结合课本图21-4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.电流概念:
电荷的定向移动形成电流电流的方向:
规定为正电荷定向移动的方向定义:
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:
I?
Qt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单位:
安培,1A=103mA=106μA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分析课本例题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小结:
对本节内容做简要小结巩固新课:
1、复习课本内容2、完成P43问题与练习:
作业1、23、作业纸教后记:
1、本节内容是新增加的,教师和学生都有一个熟悉的过程,要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知识有个初步的理解2、学生对于电流的微观解释,特别是电流的传导速度和电子定向移动的速度的关系认识上有一定的难度3、下节课要用一两条例题强化学生对I=Q/t=nvqS的理解和运用第二节、电动势一、教学目标知识与技能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:
复习上课时内容要点:
电源、恒定电流的概念新课讲解-----第二节、电动势〖问题〗1在金属导体中电流的形成是什么?
2.在外电路中电流的方向?
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22-1,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定义式:
E=W/q单位:
伏物理意义:
表示电源把其它形式的能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:
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.小结:
对本节内容做简要小结巩固新课:
1、复习课本内容2、完成P46“问题与练习”:
练习1-33.作业纸对电动势的讲解又是一个典型的采用类比法的例子,学生对电源的作用的理解没有问题,但在化学能转化为电能,电能又转化为其它形式的能,以及非静电力做功,电场力做功等概念上分不清第三节、欧姆定律一、教学目标知识与技能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:
复习上课时内容要点:
电动势概念,电源的三个重要参数新课讲解-----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-------、导体的电阻恒定电流全章内容本章是在初中的基础上加以充实和提高.初中主要有欧姆定律,串并联电路,电功和电热.提高部分有电阻的测量,半导体和超导,电阻定律.新加的内容闭合电路欧姆定律,电流表和电压表的原理.新加的习题有含电容的电路,复杂的串并联电路,非纯电阻电路.本章的各种实验较多,为此专门有一个实验教案,另外单独列出.本章可分为六个单元:
第一单元:
第一节、第二节、第三节、第四节;第二单元:
第五节;第三单元:
第六节;第四单元:
第七节、第八节.全章教学要求教学要求使学生了解电流形成的条件,掌握电流的概念.掌握电阻的概念.掌握欧姆定律.了解导体的伏安特性曲线.教学重点欧姆定律.教学方式自学和讨论相结合教学过程一、电流1形成电流的条件总结:
导体中存在持续电流的条件:
是保持导体两端的电势差.-1-作者:
2电流为了表征电流的强弱,引入一个物理量——电流定义:
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.数学表达式:
qI?
t说明:
电流的单位:
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1s内通过导体横截面的电量为1C,导体中的电流就是1A.另外,电流的单位还有毫安,微安1mA=10-3A1μA=10-6A3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:
负电荷沿某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.电流有方向但电流不是矢量.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.4I=nqvSn:
导体内单位体积的自由电荷数;q:
一个自由电荷的电量;v:
电荷的定向移动速成度;S:
导体的横截面积.二、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.说明欧姆定律的数学表达式:
UI?
R电阻的单位是欧姆,简称欧,符号是Ω三、导体的伏安特性曲线线性和非线性-2-作者:
作业布置1.阅读课文;2.完成课后练习.教后记上课以学生自学为主,效果可以.同时介绍电荷的流动速度:
一根铜导线,横截面积为,载有安电流,已知铜导线内自由电子的密度n=×1028个/m3,每个电子电量为×10-19C,试求:
铜导线中自由电子定向移动的速度为多大?
(×10-5m/s)教学要求掌握电阻定律掌握电阻率的物理意义教学重点掌握电阻定律.教学方式自学和讨论相结合教学仪器引子复习初中导体的电阻与导体本身的哪些属性有关.1材料2长度3横截面积4温度讲述电阻产生的原因,分析以上一、电阻定律[实验]在如图所示的电路中,保持BC间的电压不变①BC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.②BC间接入同种材料制成的长度相同,但粗细不相同的导线.-3-作者:
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....R?
?
lS式中的ρ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ρ值是不相同的,可见,ρ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.SRl⑴电阻率ρ的单位由
(2)式可知为:
欧姆米(Ωm)各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1m,横截面积为1m2的导体的电阻.但电阻率并不由RS和L决定.⑵引导学生阅读课本上的表格三、温度对电阻率的影响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ρ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.四、小练习提出问题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.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×10-8欧米).通过本例注意:
R=ρL/S中S和L及在长度L中,导体的粗细应该是均匀的.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,-4-作者:
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,这时电流强度为求此时电阻丝拉长后的长度应原来长度的几倍?
长的均匀导线,求它的电阻?
1.阅读课文;2.完成课后练习.教后记使学生理解串联电路的特点,掌握总电阻概念以及串联电路中电流,电压和电功率分配关系及应用能根据并联电路的基本特点分析并联电路总电阻的计算公式,电流强度和功率在各支路上的分配规律学会用电势分析简单的电路图教学重点串并联电路的基本特点.用电势分析简单的电路图教学方式自学和讨论相结合教学过程一、串联电路:
把导体一个接一个地依次连接起来,所组成的电路就为串联电路.串联电路的基本特点:
-5-作者:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 恒定 电流 教学 设计