高二物理31导学案.docx

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高二物理31导学案

物理3-1导学案

第二章恒定电流

§2.1电源和电流（第1课时）

【学习目标】

1．知道电源原理和作用，知道恒定电场的是怎样形成的，其特点如何；

2．知道恒定电流的概念，如定义、意义、公式、单位、方向，会用公式进行计算.

3.学会用类比的方法学习电源和电流

【“教”与“学”过程】

Ⅰ．课前预习

阅读课本P41---P42，参考教辅资料，浏览本教学案，了解本节内容要点

Ⅱ．课堂展示与讨论

问题思考1：

有A、B两个导体，分别带正.负电荷，如果在它们之间连接一条导线R，会有什么现象，最后结果如何？

其原因是怎样的？

（自己动手画一画，该现象类似于你所见的哪个现象？

）

延伸思考1：

在如图所示装置中，若要获得持续的水流，应怎么办？

（请在图中添加设备）问题思考1导线R中要有持续的电流

，又将采取什么办法？

为什么要这么做？

（请画出示意图）

一、电源

1．电源定义

2．电源作用

（1）维持电路两端______________________；

（2）使电路中保持_______________________。

3．恒定电场：

（1）形成：

（2）恒定电场的特点：

（3）恒定电场与静电场的关系：

__________________.__________________

问题思考2：

在恒定电场的作用下，是怎么样形成恒定电流的？

恒定电流特点如何？

说出电流的产生条件？

二、恒定电流

1.电流

（1）物理意义：

（2）定义：

定义式：

式中各量意义：

注意：

I与q成正比吗？

与t成反比吗？

（3）单位：

（4）电流是__________“矢量”、“标量”,但_______“有”、“无”方向；

若有，其方向如何？

金属导体中电流方向与其中自由电子定向移动方向关系如何？

【典型例题】

类型一、理解电流概念

例1：

以下说法正确的是：

A．只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流

B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的

C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率

D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了

类型二、电流的定义式I＝q/t的应用

例2：

某电解池，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流为（）

A．0B．0.8AC．1.6AD．3.2A

例3：

已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？

思路引导：

匀速圆周运动的条件？

电子做匀速圆周运动的向心力的来源？

§2.1电源和电流（第2课时）

【学习目标】

1．会自行推导电流的微观表达式，会用该表达式计算；

2．能比较三种不同的速率。

【“教”与“学”过程】

Ⅰ．课前预习阅读课本P42---P43，参考精讲精练，浏览本教学案，了解本节内容要点

Ⅱ．课堂展示与讨论

问题思考1：

电流公式I＝q/t，能说电流I与q成正比，与t成反比吗？

若不能，猜想I取决哪些因素呢？

你的猜想依据是什么？

【延伸思考1】

如何推导电流I与这些因素的关系？

（1）建立模型：

（画图并说明各物理量）

（2）寻求理论依据：

（3）结论：

（4）电流的微观表达式：

式中各量意义为：

【例1】来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800KV的直线加速器加速，形成电流1mA的细柱形质子流。

已知质子电荷量e=1.6×10-19C，这束质子流每秒打到靶上的质子数为__________。

假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1:

n2=.

问题思考2：

为什么一闭合电键，电路中就有电流？

是自由电子定向移动速率很大吗？

（1）三种不同速率的比较

三种速率的定义

电流的传导速率________________

电子定向移动速率_________________

④电子热运动速率____________________

（2）请对三种速率的比较

电子定向移动速率

电子热运动速率

电子的传导速率

物理意义

大小

【例2】以下说法中正确的是（）

A．自由电子定向移动速率就是电子热运动速率

B．自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动

C．电流传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率

D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了

【练习】设横截面积为1.0mm2的铜导线中通过1.0A的电流，铜导线单位体积中的自由电子数为8.5×1028个，电子的电荷量为1.6×10-19C，常温下金属中自由电子做无规则运动的平均速率105m/s，试通过计算说明自由电子定向移动速率不是自由电子做无规则热运动的速率。

§2.2电动势

【学习目标】

1.知道产生恒定电流的条件；

2.理解、掌握电动势的概念。

【“教”与“学”过程】

1．在电场中（以匀强电场为例），一检验电荷从静止开始，只在电场力作用下，将如何运动？

在运动过程中，什么力做功，能量如何转化？

（以正电荷为例）欲使检验电荷逆着所受电场力的方向运动，需要什么条件？

在运动过程中，什么力做功？

能量如何转化？

2.导体A和B，其电势分别为ΦA和ΦB，若ΦA＞ΦB，当用一根导线将A、B两导体相连接时，有什么现象发生？

3.水池A、B的水面有一定的高度差且HA>HB，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。

怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？

那为保持导线上有持续不断的恒定电流，应采取什么措施？

4.将从电源正极通过外电路流向电源负极的正电荷从负极不断地移回到正极，这个过程受到哪些力？

分别做什么功？

能量如何转化？

根据以上分析,从能量转化的角度,总结出电源的定义.

5．你知道电源有哪些种类，你见过哪些是电源

6．不同类型的电源中,非静电力做功的本领一样吗?

物理学中用哪个概念来表征电源的这种特性?

其表达式是什么?

怎样理解?

7.说出电动势的定义，写出其定义式，指明电动势的单位，标量还是矢量及物理意义

8.若一个电源与某用电器组成闭合电路，请说出电流的方向。

（分电源的外部和内部。

）

9.电池的重要参数有哪些？

为什么电源中存在内阻，对整个电路将带来哪些影响？

【练习】

1.对于电动势的定义式

，理解正确的是（）

Ａ.E与W成正比B.E与q成反比

C.E的大小与W.q无关D.W表示非静电力

2.对于电动势E=2V的电源给外电路供电时，当输出电流为2A时，在1分钟的时间内电源消耗的化学能为（）

A.240JB.4JC.216JD.3.6Ｊ

§2.3欧姆定律（第1课时）

【学习目标】

1.理解电阻的定义式；

2掌握欧姆定律并能用来解决有关的简单电路问题；

3知道导体的伏安特性。

【“教”与“学”过程】

1.回忆初中学的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的关系。

2.我们将采取主战场样的电路进行实验探究其关系，画出该电路图你能说明滑动变阻器的作用吗，并连接好实物图

3．这是某小组做的实验的一组数据，根据数据在U-I图中描点，并说其变化规律，说说你得到的结论。

4．什么是电阻，写出定义式，说出式中各量的意义。

说出电阻的单位，是标量还是矢量并指明其物理意义

5.什么是欧姆定律，写出其表达式，并说出其适用范围

6.什么是伏安特性曲线，什么是线性元件，非线性元件定值电阻的I－U图如何？

画出并说明，从图像中可以获得哪些信息？

【例题】对于欧姆定律，理解正确的是（）

A.从可知，导体中的电流跟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，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零

D.从可知，导体两端的电压随电阻的增大而增大

【练习】

1.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0.4Ａ，如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大?

2.如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知下列结论正确的是（　　）

A．导体的电阻是0.02Ω

B．导体的电阻是5Ω

C．当导体两端的电压为10V时，导体中的电流为0.2A

D．当导体中的电流为0.2A时，导体两端电压为15V

§2.3欧姆定律（第2课时）

【学习目标】

1.知道本实验的实验目的.实验原理及实验所需的器材，了解实验注意事项；

2.能根据实验所备的器材选择电流表“内接法”，还是“外接法”；也能正确选择滑动变阻器是“分压接法”，还是“限流接法”；

3.知道小灯泡的电阻随着温度的升高而增大，所以其伏安特性曲线并非是直线。

【“教”与“学”过程】

1.实验目的

（1）描绘小灯泡的伏安特性曲线

（2）分析曲线的变化规律

2.实验原理

用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（U，I）值，在U—I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来．

思考：

（1）电流表采取什么接法？

．

（2）滑动变阻器采用什么接法，其目的是什么？

（3）画出实验原理图

3.实验嚣材

小灯泡、学生电源、电键、导线若干、电压表，还需要的器材是、、。

4.实验步骤

连接电路

5.数据处理

画出伏安特性曲线

（1）在坐标纸上以为横轴，以为纵轴，建立坐标系．

（2）在坐标纸上描出各组数据所对应的点．（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图象充分占据整个坐标纸为宜）

（3）将描出的点用曲线连结起来．就得到小灯泡的伏安特性线．

（4）根据实验说出你所得出的结论，并解释之.

6.注意事项

7.误差分析

§2.4串联电路和并联电路（第1课时）

【学习目标】

1.要能够知道串联、并联电路的特点；

2.要掌握串联、并联电路的电流和电压的关系；

3.要掌握串联、并联电路的电阻计算。

【“教”与“学”过程】

Ⅰ.课前预习

阅读课本P48-49，浏览本教学案，了解本节内容要点

Ⅱ.课堂展示与讨论

1.电路的结构

（1）画出串联电路

（2）画出并联电路

（3）归纳串联电路、并联电路的结构特点

2.串联电路、并联电路的电流关系

（1）电流的定义？

（2）串联电路的电流关系并用电流的定义解释。

（3）并联电路的电流关系并用电流的定义解释。

3.串联电路、并联电路的电压关系

（1）回忆电场中电压和电势的关系？

（2）利用电压的定义推导串联电路的电压关系？

（3）利用电压的定义推导并联电路的电压关系？

4.串联电路、并联电路的电阻关系

（1）串联电路中电阻的关系？

（2）串联电路中电阻的关系？

U

Ⅲ.巩固与应用

1.如图，R1=8Ω，R2=4Ω，R3=6Ω，R4=3Ω

（1）求总电阻？

（2）U=42V时，求每个电阻的电流？

B

2.如图，R1=2Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，

（1）如果流过R1的电流I1=3A，求干路电流？

（2）如果干路电流I=3A，求流过每个电阻的电流？

§2.4串联电路和并联电路（第2课时）

【学习目标】

1.要能够掌握串联、并联电路的特点及功率的分配

2.要能够掌握复杂电路的简化

【“教”与“学”过程】

Ⅰ.课前复习

阅读课本P48-50，浏览本教学案，了解本节内容要点

Ⅱ.课堂展示与讨论

1.回忆串联电路和并联电路的电阻关系

（1）串联电路

（2）并联电路

思考：

如何可以把一个电阻通过串联或并联其他电阻使总阻值稍微变大或减小一点？

2.串联电路和并联电路的功率关系

（1）推导串联电路的功率关系

（2）推导并联电路的功率关系

（3）比较两种关系，符合能量守恒吗？

3.混联电路的简化

（1）电流表、电压表在电路中的等效处理

（2）处理方法

①M是电压表，N是电流表，简化电路，找方法。

M

②MN都是电流表，简化电路，归纳方法。

③改变两表的位置，练习电路的简化。

Ⅲ.巩固与应用

1.三个电阻比R1：

R2：

R3=1：

2：

5.将这三个电阻并联接入电路，流过电阻的电流比为（），功率比为（）；如串联接入电路，功率比为（）。

R3

R2

R1

2.一个T形电路，如图，R1=10Ω，R2=120Ω，R3=40Ω另有一个电源，电动势为100V，内阻不计，求：

（1）ab接电源时，cd的电压是多少？

（2）cd接电源时，ab的电压是多少？

§2.4串联电路和并联电路（第3课时）

【学习目标】

1.要能够掌握表头的结构

2.要能够掌握将表头改成电压表

【“教”与“学”过程】

Ⅰ.课前复习

阅读课本P50-51，浏览本教学案，了解本节内容要点

Ⅱ.课堂展示与讨论

1.表头的结构及关系

（1）结构：

画在右边

（2）三个概念

内阻：

满偏电流：

满偏电压：

关系为：

（3）在表头的刻度上可以变成电压表的刻度吗？

（完成p50的思考与讨论）

（4）表头的满偏电压大吗？

为什么？

2.改成电压表

（1）表头满偏电压为Ug.表头满偏电流为Ig.表头内阻Rg，电压表量程为U，有：

U=R=

（2）如何对表头改装，求R的表达式？

（3）如何标出表盘的对应刻度？

思考：

电路简化时为何可以将电压表看成断路？

3.改成电流表，量程为I

（1）如何对表头改装，才能扩大量程？

（2）求R的表达式？

（3）标出表盘的对应刻度？

思考：

电路简化时为何可以将电流表看成短路？

Ⅲ.巩固与应用

R2

1.实验中的电压表通常有两个量程，结构如图，其量程分别为0—3V，0—15V，则

（1）将量程标在对应的接线柱上。

（2）如果Rg=500Ω，R2=24KΩ,求R1及Ig各为多少？

2.一电流表内阻Rg=200Ω，Ig=2mA,按图改成量程为0—0.1A，0—1A的电流表，求在甲乙两图中R1.R2各为多少？

已

§2.4串联电路和并联电路（第4课时）

【学习目标】

1.要能够掌握表头的结构

2.要能够掌握半偏法对电流表内阻的测量

3.要能够进行误差分析

【“教”与“学”过程】

Ⅰ.课前复习

如何将电流计改成电流表和电压表？

Ⅱ.课堂展示与讨论

1.表头内阻的测量

（1）讨论：

可以用伏安法吗？

为什么？

（2）半偏法的电路如何？

（3）半偏法的步骤如何？

（4）半偏法中两个电阻的大小关系及电源电动势的大小有何要求。

（5）半偏法对内阻的测量有何影响？

2.改装后的电压表误差分析

（1）改装电压表所需要串联电阻的大小？

（2）改装后的电压表误差分析，比较测量值和真实值

3.改装后的电流表误差分析

（1）改装电压表所需要并联电阻的大小？

（2）改装后的电压表误差分析，比较测量值和真实值

Ⅲ.巩固与应用

1.测定电流表内阻的实验中备用器材有（）

A．待测电流表（0—100uA）B．标准电压表（0—5V）

C．电阻箱（0—99999Ω）D．电阻箱（0—9999.9Ω）

E．电源（2V有内阻）F．电源（6V有内阻）

G．滑动变阻器（0—50Ω，额定电流1.5A）H.开关和导线若干

（1）用右图电路测电流表内阻，并提高精度，则R1选择（），R2

选择（）。

（用字母表示）。

（2）如果实验中R2=600Ω，则Rg的测量值为（）。

将电流表改成电压表，应该（）联一个（）Ω的电阻。

（3）用给定的器材，画出改装和校对的电路图。

要求全程校对。

S2

§2.5焦耳定律（第1课时）

.

【学习目标】

1.知道电路中的功能关系；

2.理解电功、电功率的概念，能利用公式进行有关计算；

3.理解焦耳定律，并能进行有关计算。

【“教”与“学”过程】

Ⅰ.课前复习

阅读课本P53。

你能说出几种你知道的日常生活中电能与其它形式的能的转化关系；

结论：

电流做功实质上是：

_____________________________________________。

Ⅱ.课堂展示与讨论

1.电功：

（1）电路中取一段电路，若通过电路中的电流为I，电荷从左向右定向移动，所用时间为t，根据__________，则这段时间通过的电量为q=____________。

（2）这段电路两端的电势差为U，静电力移动这些电荷做的功：

W=________________=________________；即电功的大小等于_________.__________._____________三者的乘积，这些物理量的单位分别为I（）.U（）.t（）；

则功的单位为____________，1焦耳=_________=___________。

1焦耳的物理意义：

在电学中表示：

_______________________________

在力学中表示_____________________________________________。

2.焦耳定律：

（1）电流做功时，消耗的是_____________转化成其它形式的能。

如：

白炽灯是电能几乎全部转化成_______________；电磁炉是电能几乎全部转化成________________。

即有：

Q=_________，而由欧姆定律得：

U=IR

（2）焦耳定律：

（1）内容：

。

公式：

Q=_____________=_________________。

例题1：

一台电动机，其线圈为R，在其两端上电压为U时，通过电流为I，则电动机在t时间内消耗的电能为多少？

产生的热量为多少？

思考：

（1）电流通过电动机时，产生的热量与电动机与电动机消耗的电能相等吗？

为什么？

（2）焦耳定律在什么条件下适用？

（3）什么是电热？

3.电功率：

（1）物理意义：

（2）定义：

（3）公式：

P=______________=_______________

（4）单位：

（5）说说P=UI与P=I2R（或P=U2/R）有什么不同？

（6）在纯电阻电路中电功率P=__________=_________=___________=________

（7）纯电阻电路与非纯电阻电路的区别是什么？

电路构成：

能量转化的特点：

（8）额定功率与实际功率有何区别？

练习1.关于电功W和电热Q的说法正确的是（）

A.在任何电路中都有W=UIt，Q=I2Rt,且W=Q

B.在任何电路中都有W=UIt，Q=I2Rt,但W不一定等于Q

C.W=UIt，Q=I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立

D.W=UIt在任何电路中成立，Q=I2Rt只有在纯电阻电路中才成立

练习2.有四盏灯,如图所示连接在电路中,L1.L2都标有“220V,100W”字样,L3.L4都标有“220V,40W"字样，把电路接通后，最暗的是（）最亮的是（）

A.L1B.L2

C.L3D.L4

§2.5焦耳定律（第2课时）

【学习目标】

1.掌握电路中的功率分配的方法和计算；

2.掌握含有电动机的电路的电功和电功率的计算方法。

【“教”与“学”过程】

Ⅰ.知识回顾

回顾上节课基本内容，熟练区别电功和电热的不同点

Ⅱ.电功率的计算：

例1：

如图所示电路中，R1=R3＜R2=R4,在ab两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P1.P2.P3.P4，则它们的大小关系是（　　）

（1）P1=P3＜P2=P4分析：

1.电路结构：

（2）P2＞P1＞P3＞P42.电压.电流的特点：

（3）P2＞P1＞P4＞P33.功率与亮度的关系：

（4）P1＞P2＞P3＞P4

【总结】灵活使用P=I2R和P=U2/R这两个公式，注意在比较时抓住相同点。

例2：

如图为电动机提升重物装置的示意图，电动机线圈电阻为R=1Ω，电动机两端电压为5V电路中的电流为1A，物体A重20N，不计摩擦力，g=10m/s2，求：

（1）电动机线圈的电阻消耗的热功率是多少？

（2）电动机输入功率和输出功率各是多少？

（3）10S内，可以把重物A匀速提升多少？

（4）这台电动机的机械效率是多少？

分析：

1.电路的构成特点：

2.输入功率和输出功率的区别？

它们的关系是：

练习1：

加在某台电动机上的电压是U（V），电动机消耗的电功率为P（W），

电动机线圈的电阻为R（Ω），则电动机线圈上消耗的热功率为（）

A.PB.U2/RC.P2R/U2D.P-P2R/U2

练习2：

一台额定电压为U的电动机,它的电阻为R,正常工作时通过的电流为I，则（）

A．电动机t秒内产生的热量是Q=IUt

B．电动机t秒内产生的热量是Q=I2Rt

C．电动机的功率为P=I2R

D．电动机的功率为P=U2/R

练习3：

一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：

规格

后轮驱动直流永磁体电机

车型

26〃电动自行车

额定输出功率

120W

整车质量

30kg

额定电压

40V

最大载量

120kg

额定电流

3.5A

质量为M=70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力F阻恒为车和人总重的k=0.02倍，g取10m/s2，求：

（1）此车的永磁体电机在额定电压下正常工作时的效率；

（2）仅在永磁体电机在额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速率。

（g取10m/s2）

§2.6导体的电阻（第1课时）

【学习目标】

1.掌握影响导体电阻的三个因素的探究过程。

2.掌握电阻定律的表达式。

【“教”与“学”过程】

1.影响导体电阻的因素。

1.猜测：

影响电阻大小的因素有哪些？

如何测定导体的长度和横截面积？

为了测定导体电阻，电流表用内接法还是外接法？

为了获得多组数据，用分压电路还是限制电路？

请画出电路示意图。

2.探究方案：

A.实验：

控制变量法

（1）电路图：

a、b、c、d为四条不同的导体，在长度，横截面积，材料三个因素方面，b、c、d与a相比，只有一个因素不同，b与a长度不同，c与a横截面积不同，d与a

材料不同。

（2）比较电阻之比是否需要测电流？

在以上电路中电阻之比如何测定？

（3）为了探究导体电阻与长度的关系，应选用和导体。

探究结论是；为了探究导体电阻与横截面积的关系，应选用和导体，探究结论是；为了探究导体电阻与材料关系，应选用和导体，探究结论是。

B.逻辑推理法

（1）请用串联电路的电阻特性分析：

导体的电阻与导体的长度成正比。

（2）请用并联电路的电阻特性分析：

导体的电阻与导体的横街面积成反比。

（3）根据以上分析，以等式的形式写出导体的电阻与长度，横截面积的关系式，并用一个常数表示比例示数。

（4）以上比例常数如何确定，其物理意义是什么？

3.请写出导体电阻与导体长度，横截面积，材料