第14单元恒定电流教案.docx
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第14单元恒定电流教案
第14单元：
电流
教学目的：
使学生了解电流形成的条件，掌握电流强度的概念。
教学过程：
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）
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（μA）
1mA=10-3A
1μA=10-6A
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1.0mm2,载有1.0安电流,已知铜导线内自由电子的密度n=8.5×1028个/m3,每个电子电量为1.6×10-19C,试求:
铜导线中自由电子定向移动的速度为多大?
（7.4×10-5m/s）
作业：
《基础训练》第一节
第二节欧姆定律
教学目的：
掌握电阻的概念，掌握欧姆定律。
教学仪器：
滑线变阻器（１）定值电阻（１）电压表（１）电流表（１）电键（１）干电池（２）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
2．0
4．0
6．0
8．0
10．0
电流（A）
0
0．20
0．40
0．60
0．78
0．98
数据处理：
为了更明显，用直角坐标系表示出I—U的关系，
根据测得的数据画出I—U的关系图线，得到一
条直线（Ⅰ）
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
2．0
4．0
6．0
8．0
10．0
电流（A）
0
0．13
0．28
0．40
0．54
0．66
数据处理：
根据数据作出I—U关系图线，得到一条直线（Ⅱ）
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，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）
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
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。
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。
R∝L/S
R=ρL/S………………
（1）
（1）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.
ρ＝RS/L………………
（2）
注意:
⑴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1米,横截面积为1平方米的导体的电阻.但电阻率并不由RS和L决定.
⑵引导学生阅读P30表格
思考:
①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.
②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.
③表中说明“几种材料在200C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。
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1.7×10-8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.
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5×10-6欧的电阻,现在将其拉伸为100米长的均匀导线,求它的电阻?
（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
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，在这个电压下消耗的功率称为额定功率.
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（1818～1889）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=I2Rt………………………………………
（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.
电热即电流通过电阻所产生的热量:
Q=I2Rt
由部分电路欧姆定律:
U=IR
W=UIt=I2Rt=Q
表明:
在纯电阻电路中,电功等于电热.也就是说电流做功将电能全部转化为电路的内能（热能）.
电功表达式:
W=UIt=I2Rt=（U2/R）/t
电功率的表达式:
P=UI=I2R=U2/R
2.非纯电阻电路.
如图所示,电灯L和电动机M的串联电路中,电能各转化成什么能?
电流通过电灯L时,电能转化为内能再转化为光能.电流通过电动机时,电能转化为机械能和内能.
电流通过电动机M时
电功即电流所做的功（电动消耗的电能）:
W=UIt
电热即电流通过电动机电阻时所产生的热量:
Q=I2Rt
W（=UIt）=机械能+Q（=I2Rt）
表明:
在包含有电动机,电解槽等非纯电阻电路中,电功仍等于UIt,
电热仍等于I2Rt.但电功不再等于电热而是大于电热了.UIt＞I2Rt
电功表达式:
W=UIt≠Q=I2Rt
电功率表达式:
P=UI≠I2R
发热功率表达式:
P=I2R≠UI
巩固新课:
例题分析:
例1：
一台电动机，额定电压是110伏,电阻是0.40欧,正常工作时通过电流为50安.求每秒钟电流所做的功.每秒钟产生的热量.
例2：
维修电炉时，将电阻丝的长度缩短十分之一，则修理后的电炉的功率和维修前的功率之比是（B）
A．9：
10B。
10：
9C。
10：
11D。
11：
10
例3：
如果不考虑温度对电阻的影响，一个“220V，40W”的白炽泡（BD）
A．接在110V的线路上它的功率为20W
B．接在110V的线路上它的功率为10W
C．接在55V的线路上它的功率为10W
D．接在55V的线路上它的功率为2.5W
例4:
有一个直流电动机,把它接入0.2V电压的电路时,电机不转,测得流过电动机的电流是0.4A,若把电动机接入2.0V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0A,求电动机正常工作时的输出功率多大?
如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？
（1.5W8W）
例5:
一台小型电动机,电枢电阻为20欧,接在电压为120V的电源上,求:
当输入电动机的电强度为多大时,电动机可得到最大的输出功率?
最大输出功率为多少?
解:
电动机为非纯电阻电路故:
IU=I2R+P出
P出=-I2R+IU
当I=－U/2（－R）＝3（A）时电动机有最大的输出功率
电动机有最大的输出功率P出＝-32×20﹢3×120＝180（W）
作业:
1.高中物理课本P35
（1）---（4）
2.《基础训练》第五节。
第六节串联电路
教学目的：
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。
教学过程：
讲授新课：
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：
①电路中各处的电流相等；
I1=I2=I3=…=In
②电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和；
U=U1+U2+U3+…+Un
串联电路的几个重要性质：
根据串联电路的基本特点和欧姆定律来推导：
①串联电路的总电阻：
（即用一个电阻代替电路中的几个电阻，而效果相同）
U=IR
☆根据串联电路的电压分配原则，可以将滑线变阻器接成如图的分压器。
UPB=RPBU/R
当滑动片P从A滑到B的过程中RPB由R变到零，UPB由U变到零即能获得连续变化的电压，电学实验中经常要用到。
U=U1+U2+U3+…+Un
IR=IR1+IR2+IR3+…+IRn
R=R1+R2+R3+…+Rn
故：
串联电路的总电阻等于各段电路中电阻之和。
请学生从电阻定律的角度思考这一结论的正确性。
②串联电路的电压分配：
I=U/R
U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3=…=Un/Rn
故：
串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比。
③串联电路的功率分配：
P=I2R
P1/R1=P2/R2=P3/R3=…=Pn/Rn
故：
串联电路中各电阻消耗的功率跟它们的阻值成正比。
例：
把阻值不同的灯泡串联接入照明电路中，会看到阻值大的灯泡亮，
表明它消耗的功率大；阻值小的灯泡暗，表明它消耗的功率小。
附：
电路中消耗的总功率等于各个用电器消耗的电功率之和（学生自已证明）
例题分析
例1：
（P38例题）有一盏弧光灯，额定电压为40V，正常工作时通过的电流为5.0A,应该怎样把它连入220V的照明电路中?
☆本例题说明：
串联电阻可以分担一部分电压，使额定电压低的用电器能连到电压高的线路上使用。
串联电阻的这种作用叫分压作用，作这种用途的电阻又叫做分压电阻
例2：
P39（3）
作业：
1．高中物理课本P39（4）
2．《基础训练》第六节。
第七节 并联电路
教学目的：
1．能区分一般实际线路中哪些是串联电路，哪些是并联电路。
2．能解释并联电路的两个基本特点。
3．能根椐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。
4．能综合运用本节所学知识和上节的串联电路知识分析解决有关的实际问题。
教学过程：
讲授新课：
并联电路：
把几个导体并列地连接起来，就组成了并联电路（如图所示）
并联电路的基本特点：
1电路中各支路两端电压相等；
U1=U2=U3=…=Un=U
2电路中的总电流等于各支路的电流之和。
I=I1+I2+I3+…+In
并联电路的几个重要性质：
根据并联电路的基体特点和欧姆定律推导：
1并联电路的总电阻：
（即用一个电阻代替并联电路中的几个电阻，而效果相同）
I=U/R
I=I1+I2+I3+…+In
U/R=U/R1+U/R2+U/R3+…+U/Rn
1/R=1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn
故：
并联电路总电阻的倒数，等于各个导体的电阻的倒数之和。
说明：
如果n个阻值都是r的电阻并联，它的总电阻R=r/n
并联电路的总电阻要比其中最小的电阻还要小。
？
请学生利用电阻定律说明以上结论的正确性。
2并联电路的电流分配：
I1R1=I2R2=I3R3=…=InRn=U
故：
并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比。
说明并联电路的分流作用。
3并联电路的功率分配：
P1R1=P2R2=P3R3=…=PnRn=U2
故：
并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比。
例：
把几个阻值不同的灯泡并联在照明电路里会发现电阻小的灯亮，表明它消耗的功率大；电阻大的灯泡暗，表明它消耗的功率小。
附：
电路中消耗的总功率等于各个电阻消耗的功率之和（由学生自已证明）
例题分析：
例1：
高中物理课本P41例题。
课堂练习：
先由学生完成，再由老师讲评高中物理课本P44
（1）~（4）
并联电路习题课：
例1：
电阻R1和R2并联在电路中，通过R1的电流强度是通过R2的n倍；则当R1和R2串联在电路中时，R1两端的电压U1和R2两端的电压U2之比（1：
n）
例2：
如图所示，三个阻值相同的电阻接在电路中，已知三个电阻的额定功率均为10W，则AB间允许消耗的最大功率是（B）
A．10WB．15W
C．20WD．30W
例3：
如图所示中，已知Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｒ5＝Ｒ．求ＡB间的总电阻.
例4：
一个盒子里装有由导线和几个阻值相同的电阻组成的电路，盒外有4个接线柱，如图所示，已知接线柱13间的电阻是34间电阻的3倍，是14间电阻的1.5倍，接线柱24间没有明显电阻。
画出盒内的电路图（用最少的电阻）
思考：
《高中物理》课本P45（5）
作业：
1：
将分别标有“100欧，4W”和“12.5欧，8W”的两个电阻并联后,接入电路,则电路两端允许加的最高电压为（10V）,干路中允许通过的最大电流强度为（0.9A）,这一并联电路的额定功率为（9W）
2：
如图所示的电路中，三个电阻的阻值相等，电流表A1A2和A3的内阻均可不计，它们的读数分别为I1I2和I3，则I1:
I2:
I3=（3：
2：
2）
第八节分压和分流在电压表和电流表中的应用
教学目的：
在“串联电路”和“并联电路”的基础上
1.使学生清晰了解给电流表串联分压电阻就可把它改装为可以用来测量较大电压的伏特表，并了解多量程伏特表内部分压电阻的连接方法。
2.使学生清晰了解给电流表并联分流电阻就可把它改装为可以用测量较大电流的安培表，并了解多量程安培表内部分流电阻的连接情况。
教具:
示教式大型电流表（附有分压电阻和分流电阻）
教学过程:
讲授新课:
引入:
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.电流表的主要部件:
是一块永久磁铁和一个能在永久磁铁的磁场中转动的线圈.电流表的工作原理:
当线圈中有电流通过时,线圈在磁场力的作用下带动指针一起偏转.线圈是由很细的导线绕成的,它的电阻Rg就是电流表的电阻,一般为几百到几千欧,这个线圈允许通过的最大电流Ig叫做电流表的满偏电流,一般只有几十微安到几毫安.指针偏角θ∝I,（θ∝U=IRg）故可用偏角示数（刻度板上标出的读数）来反映了电路中电流（或电路两端电压）的大小.
一.分压作用和电压表:
设问:
因为IgRg一般很小,不能直接用电流表测量较大的电压,如果被测电压U大于IgRg,通过电流表的电流将超过Ig而将电流表烧坏.那么怎样解决这个问题呢?
说明:
如果给电流表串联一个分压电阻,分担一部分电压,就可以用来测量较大的电压了.加了分压电阻并在刻度板上标出电压值,就把电流表改装成了电压表.
例如:
有一个电流表电阻Rg=1000欧,满偏电流Ig=100μA.要把它改装成量程为3V的电压表,应该串联多大的电阻呢?
（R=29KΩ）.
R串=（U-Ug）Rg/Ug
二.分流作用和电流表（安培表）:
设问:
因为Ig一般较小,不能直接电流表测量较大的电流.如何
利用电流表测量较大的电流呢?
说明:
并联电阻可以分担一部分电流,并联电阻的这种作用叫做
分流作用,作这种用途的电阻又叫做分流电阻.为了使
电流表能够测量几个安培甚至更大的电流,可能给它并联一
个分流电阻,分掉一部分电流,这样在测量大电流时,通过电
流表的电流也不致超过满偏电流Ig.
例如:
电阻Rg是1000欧,满偏电流Ig是100μA的电流表,要改装
成量程为1A的电流表,应该并联一个多大的分流电阻?
（0.1欧）
R并=IgRg/（I-Ig）
☆:
电流表的内阻Rg不是很大,也不是很小,解题时,一般要考虑电表的电阻；改装后的安培表的内阻很小，解题时往往忽略不计；改装后的电压表的内阻很大，解题时常常把它视为断路（∞）
巩固新课：
分析《高中物理》课本P48（3）
作业：
P48
（1）
（2）（4）
第九节电动势
教学目的：
懂得电动势是为了表征电源的特性而引入的概念,它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压；通过实验研究,掌握闭合电路中电源电动势与内外电压的关系；从电路中的能量转化的角度理解电子表动势的物理意义.
教学过程：
复习引入：
１.设问:
为了使电路中有持续的电流,要具备什么条件?
在实验中怎样才能使这一条件得到满足?
（必须使电路两端保持一定的电压,只要把电路两端分别接到电
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