新课标人教版课件系列
《高中物理》

选修3-1
第二章复习课 《恒定电流》
2.1《导体中的电场和电流》
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。
雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?
一、电源
导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流. (瞬时电流)
1、电流的形成
2、持续电流的形成
倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。
装置P电源
_
等势体
导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差
导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体,达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流
抽水机
电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.
2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
假设在电源正、负极之间连一根导线
二.导线中的电场
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
假设在电源正、负极之间连一根导线
M
N
E0
F
Fn
Ft

导线内很快形成沿导线方向的电场
二.导线中的电场
导体内的电场线保持和导线平行
小结:形成电流的条件
（1）存在自由电荷
　 金属导体——自由电子
电解液——正、负离子
（2）导体两端存在电压
　　 当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流．
　 电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．
我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?
思考题
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。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。-----恒定电场
恒定电场
由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.
恒定电场
电场强度不变
自由电子在各个位置的定向运动速率也不变
串一个电流表,读数不会变(恒定电流)
、恒定电流
电流：
1、 定义： 大小、方向都不随时间变化的电流
用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱
2、 公式：
4 、 方向：正电荷定向移动的方向
金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
可得
3、 单位：安培 A 其他单位 mA μA
（1）电流为标量，电流虽有方向但是标量（2）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。
例1 某电解池，如果在1s中内共有5.0×1018个二价正离子和5.0×1018个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？
答案：1.6A
说明
例 2 有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62 × 1023mol-1，电子的电量e=-1.6 × 10-19C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。
解：设自由电子定向移动的速率是v
通过横截面的电荷量是
由
得
从中解出
代入数值后得 v =7.5 ×10-5 m/s
四、电流的微观表达式
推导：
一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。
例3.有一条横截面积S=1mm2 的铜导线，通过的电
流I=1A .已知铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3 ，铜
的摩尔质量M=6.02×10-2 kg/mol，阿伏加德罗
常数NA=6.62×10 23mol-1，电子的电量
e=-1.6 × 10 -19 C 。
求:铜导线中自由电子定向移动的速率
答案：
思考题
如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？
电子定向移动的速率约10 -5 m/s，
电子热运动的平均速率10 5 m/s，
电场的传播速率3×10 8 m/s.
三种速度的区别
（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即
受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）
（2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2—
-10-3m的数量级。（对每个电子而言）
（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与
温度有关，通常情况为每秒几百米。
1、形成电流的条件：
（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压
2、电源的作用：提供持续的电压
3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行.
(恒定电场)
4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.
5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.
（1）定义式 I=q / t
（2）金属导体中电流的计算式
小结
n 为单位体积内自由电荷数目，S 为导体横截面积，v为电荷定向移动速率,q为每个自由电荷的电量
教学目标
1、知识与技能
理解电动势的概念，掌握电动势的定义式。
2、过程与方法
通过本节课教学，使学生了解电池内部能量的转化过程，加强对学生科学素质的培养。
3、情感、态度与价值观
了解生活中的电池，感受现代科技的不断进步。
教学重点与难点
1、电动势的概念，对电动势的定义式的应用。
2、电池内部能量的转化；电动势概念的理解。
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
一、电源
1、电源的内部电场如何？
2、如果接入导线，如图所示，正电荷将怎样移动？
3、导线中的电流方向？
4、电源正极的正电荷会不断流向负极，电源两极间的电压怎样变化？电源在这的作用是什么？
5、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力做正功还是负功？
6、什么力来克服电场力做功？从能量的角度看，电源的作用是什么？
一、电源
1、电源的作用：从能量的角度看，电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置。
思考
1、电池和发电机中的非静电力分别是什么？
2、根据电源的作用，可以类比与我们生活中的什么物体？
3、不同的电源中，非静电力做功的本领相同吗？
二、电动势
1、定义：电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
2、定义式：
3、单位： V 1V=1J/C
4、物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。
二、电动势
5、电动势有电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。
7、电源的另一重要参数———内阻。
6、电动势是标量
三、生活中的电池
电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培小时（A·h）或毫安小时（mA ·h）做单位
影响电源的参数
电池的容量:
内阻
电动势
容量
AC
课堂训练
A、电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转变为电能
B、 蓄电池两极间的电压为2V
C、 蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能
D、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）强
2、铅蓄电池的电动势为2V，这表示（ ）
ABD
课堂训练
2.3《欧姆定律》
教学目标
一、知识与技能：
1.知道电流的产生原因和条件．
2.理解电流的概念和定义式，并能进行有关的计算
3.理解电阻的定义式，掌握欧姆定律并能熟练地用来解决有关的电路问题．知道导体的伏安特性．
二、过程与方法：
1.通过电流与水流的类比，培养学生知识自我更新的能力．
2.掌握科学研究中的常用方法——控制变量方法，培养学生依据实验，分析、归纳物理规律的能力．
三、情感与价值观
重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识，通过电流产生的历史材料的介绍，使学生了解知识规律的形成要经过漫长曲折的过程，培养他们学习上持之以恒的思想品质．
教学重点
理解定律的内容以及其表达式、变换式的意义
教学难点
运用数学方法处理实验数据，建立和理解欧姆定律
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学用具
多媒体课件
在导体的两端加上电压，导体中才有电流.
导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？
分压电路：(控制电路)
可以提供从零开始连续变化的电压
实验电路
测量电路:
测导体A的电流、电压
演示
一、数据记录
0.40
10
0.30
0.20
0.10
0.50
5
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
电压（V）
电流（A）
电流（A）
B
A
导体
二、数据处理
做U-I图象
1、U-I 图像是一条过原点的直线。
2、同一导体，电压与电流的比值
为定值。
导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。
3、公式：
4、单位：
2、物理意义：
1、定义：
兆欧（ MΩ ）
千欧（ kΩ ）
国际单位制中 欧姆（Ω）
反映了导体对电流的阻碍作用
一、电 阻
（R只与导体本身性质有关）
二、欧姆定律
１．内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻成反比．
3、适用条件：
金属导电和电解液导电
2、公式
三、导体的伏安特性
1．伏安特性曲线：导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线
图线斜率的物理意义是什么？
电阻的倒数
2．线性元件和非线性元件
符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件；
不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线,这种电学元件叫做非线性元件．
D. 从 可知，导体两端的电压为零时，
导体的电阻也为零
1、对于欧姆定律，理解正确的是（ ）
A. 从 可知，导体中的电流跟加在它
两端的电压成正比，跟它的电阻成反比
B. 从 可知，导体的电阻跟导体两端
的电压成正比，跟导体中的电流成反比
C. 从 可知，导体两端的电压随电阻
的增大而增大
A
练习:
O
I
U
a
b
c
d
2.某同学对四个电阻各进行了一次测量,把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U-I坐标系中描点,得到了图中a、b、c、d四个点.请比较这四个电阻值的大小.
Ra>Rb>Rc>Rd
3、图为两个导体的伏安特性曲线，求
（1）R1：R2
（2）两电阻串联在电路中，导体两端的电压比
U1：U2
（3）若并联在电路中，电流之比I1：I2
R1
R2
（1）３:１
（2）３:１
（3）１:３
作业:
课本 P48 1、2、3
《学案》P48双基训练
《习案》
2.4《串联电路和并联电路》
教学目标
（一）知识与技能
1、了解串联和并联电路的连接方式，掌握串并联电路的电流和电压特点。
2、掌握电组的串并联的计算。
3、知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的。
4、了解电流表（表头）的原理，知道什么是满偏电流和满偏电压。
5、理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流电阻的阻值。
（二）过程与方法
知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的。通过分压电阻和分流电阻阻值的计算，培养学生应用所学物理知识解决实际问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
通过本节课的教学活动，要培养学生的应用意识，引导学生关心实际问题，有志于把所学物理知识应用到实际中去。
★教学重点
熟练掌握串并联电路的特点；电组的串并联的计算。
★教学难点
表头G改装成大量程电压表V和电流表A的原理，并会计算分压电阻和分流电阻。
★教学方法
自学引导、讲授法
★教学用具
投影片、多媒体辅助教学设备
串联电路：
并联电路：
(1) I0=I1=I2=I3
总结：串联电路各处的电流相等.
(1).I0=I1+I2+I3
总结：并联电路的总电流等于各支路电流之和.
串联电路：
因此：
另一方面：
所以：
总结：串联电路两端的总电压等于各部分电压之和.
并联电路
各支路两端电压相同。
R = R1 + R2 + ……
电 阻 的 串 联
电 阻 的 并 联：
试证明：
（1）n个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的 n分之一；
（2）若干个电阻并联，总电阻一定小于其中最小的电阻；
（3）并联的支路越多，总电阻越小；
（4）并联支路有一个电阻变大，总电阻变大。
三个阻值都是12的电阻，它们任意连接，组成电路，总电阻值可能为( )
A.4 B.24
C.8  D.18
课堂练习：
ACD
求：电阻R1两端的电压U1？
当ab之间的电压为U为，c、d之间的电压为多少？
电压表和电流表的改装
一、表头（G）
几个重要参量
⑴满偏电流：
表头指针偏转到最大刻度时的电流。
“Ig”
⑵内阻：
表头线圈的电阻。
“Rg”
⑶满偏电压：
表头指针偏转到最大刻度时的两端所加的电压。
Ug=Ig·Rg
Ug=Ig·Rg
二、把表头G改装成电压表V
如下图所示，有一个表头G，其内阻为Rg，满偏电流为Ig。
U-Ug
1.方法：串联分压电阻R
2.原理:利用串联电阻的分压作用
3.分压电阻R:
3.分压电阻:
4.电压表的内阻：
5.标度：
把原电流值扩大（Rg+R）倍
U=Ig·（Rg+R）
解：
三、把表头G改装成电流表A
1.方法：并联分流电阻R
2.原理:利用并联电阻的分流作用
3.分流电阻R:
4.电流表的内阻：
5.标度：
强化练习：
有一表头G，内阻Rg=25 Ω，满偏电流Ig=3 mA，把它改装成量程为0.6 A的电流表，要并联一个多大的电阻R？改装后电流表的内阻RA为多大？
解:
2.5《焦耳定律》
教学目标
（一）知识与技能
1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。
（二）过程与方法
通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。
（三）情感、态度与价值观
通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。
【教学重点】
电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。
【教学难点】
电功率和热功率的区别和联系。
【教学方法】
等效法、类比法、比较法、实验法
【教学仪器】
灯泡（36 V，18 W）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机
2.5《焦耳定律》
教学目标
（一）知识与技能
1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。
（二）过程与方法
通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。
（三）情感、态度与价值观
通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。
【教学重点】
电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。
【教学难点】
电功率和热功率的区别和联系。
【教学方法】
等效法、类比法、比较法、实验法
【教学仪器】
灯泡（36 V，18 W）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机
想想他们有什么共同点？
什么是电流的热效应？
导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。
自由电子在电场力的作用下会定向移动而做功，电场力做的功常常说成是电流所做的功，简称“电功”；而不同导体在相同电压作用下电场力做功的快慢程度又是不同的，为了比较电场力做功的快慢，我们引入了“电功率”的概念；同时电流通过导体是会发热的，我们把它叫“电热”。那么以上这些物理量之间有何关系呢？下面我们在复习初中学过内容的基础上进一步来明确这些问题。
1、电功：电场力（或电流）所做的功。
（1）定义式：W=qU=UIt
（2）单位：焦耳（J）、千瓦时（kwh）。1kwh=3.6×106J
2、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。
（1）定义式：P=W/t=UI
（2）单位：瓦特（W）。
P额是个定值，P实是个变值。 P额≥P实。
（3）热功率：单位时间内发热的功率。 P=I2R
（4）额定功率：用电器安全正常工作时消耗的功率。
实际功率：用电器在实际电压下工作时消耗的功率。
几种常见家用电器的额定功率
3、电热：电流通过导体产生的热量。
（1）大小——Q=I2Rt
（2）单位：焦耳（J）
（5）输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积。P=UI
输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积.
（3）焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积 ．
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．
纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件．
非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路．
根据能量守恒定律及“功是能量转化的量度”可知：电流的热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与电热间有何关系呢？
4、电功与电热：
（1）在纯电阻电路中，电功等于电热：W=Q。
即电能全部转化为内能：UIt=I2Rt→U=IR，也即欧姆定律成立。此时有： UIt=I2Rt=（U2/R）t

（2）在非纯电阻电路中，电功大于电热：W＞Q。
即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、化学能等其它形式的能量： UIt=I2Rt+E其它＞I2Rt→U＞IR，也即欧姆定律不成立。
U>IR
注意：
1、公式W=UIt和P=UI是电功和电功率的一般表达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的全部电功和电功率。而W=I2Rt=U2t/R和P=I2R
=U2/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，它们实际上只适用于纯电阻电路。
2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能。
小结：
典型例题
例1、把标有“220V100W”的灯泡接到220V的电
路中，通过灯丝的电流I和实际功率各有多
大？若接到110V的电路中结果又怎样？（假
定灯丝的电阻不变。）
解：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100Ω=484Ω
（1）灯泡接220V时，通过灯丝的电流
I=U/R=220/484A=0.45A
实际功率P=UI=220×220/484W=100W
（2）灯泡接110V时，通过灯丝的电流
I/=U//R=110/484A=0.23A
实际功率P/=U/I/=110×110/484W=25W
例2、（课本P56“例题1”）
解：据能量守恒定律得: UIt=I2Rt+W机
故W机=UIt-I2Rt=220×50×60J-502 ×0.4 ×60J=6×105J
例题：
对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ）
解析：
用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）．
所以，正确选项为C、D．
练习巩固
1、有一直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流为0.4A，若电动机接入2V电压电路中，电动机正常工作，电流是1A，求电动机正常工作时输出功率多大？如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？
电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯电阻电路。
2.6《电阻定律 》
教学目标
（一）知识与技能
1、理解电阻定律和电阻率，能利用电阻定律进行有关的分析和计算。
2、了解电阻率与温度的关系。
（二）过程与方法
用控制变量法，探究导体电阻的决定因素，培养学生利用实验抽象概括出物理规律的能力。
（三）情感、态度与价值观
通过实验探究，体会学习的快乐。
教学重点
电阻定律及利用电阻定律分析、解决有关的实际问题。
教学难点
利用实验，抽象概括出电阻定律是本节课教学的难点。
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学 仪器
实物投影仪、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、电键、导线若干、实验所需合金导线、日光灯灯丝、欧姆表、酒精灯、热敏电阻、光敏电阻、手电筒
与长度有关
与横截面积有关
与材料有关
结论：导体的电阻和导体的长度、横截面积、材料有关。
一、实验探究：
1、明确目的：
探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。
2、实验方法：控制变量法。
3、实验控制：
（1）电阻、长度、横截面积的测量、测定方法：
横截面积：绕制线圈先算直径。
长度：直接测量。
电阻：伏安法。
伏安法测电阻的原理图：
（2）器材选择：（电源，电键，电表，导线，待测电阻）
材料、长度一定：
材料、横截面积一定：
长度、横截面积一定：
（3）实验电路：
结论：导体的电阻跟长度成正比，跟横截面积成反比，还跟材料有关。
二、逻辑推理探究：
1、分析导体电阻与它的长度的关系。
2、分析导体电阻与它的横截面积的关系。
3、实验探究导体电阻与材料的关系。
三、电阻定律：
1、表达式：
2、适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体，或浓度均匀的电解质溶液。
3、电阻率：
（1）、物理意义：反映导体导电性能的物理量。
（2）计算表达式：
几种导体材料在20OC时的电阻率/（ ·m)
银　 　—— 1.6  10-8
　铜　 　—— 1.7  10-8
　铝　 　—— 2.9  10-8
　钨　 　—— 5.3  10-8
　铁　 　—— 1.0  10-7
锰铜合金 —— 4.4  10-7
镍铜合金 —— 5.0  10-7
镍铬合金 —— 1.0  10-6
（3）电阻率与温度的关系：
金属电阻率随温度升高而增大。应用：电阻温度计。
半导体的电阻率随温度的升高而减小。应用：热敏电阻，光敏电阻。