2022年人教版高中物理選修3-1 第二章 第2節(jié) 電動勢 教案1

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1、 2022年人教版高中物理選修3-1 第二章 第2節(jié) 電動勢 教案1 三維目標 知識與技能 1．理解電動勢的的概念及定義式，知道電動勢是表征電源特性的物理量； 2．從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動勢的物理意義。 過程與方法 1．通過類比的方法使學生加深對電源及電動勢概念的理解； 2．了解電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化過程，加強對學生科學素質(zhì)的培養(yǎng)。 情感態(tài)度與價值觀 了解生活中使用的電池，感受現(xiàn)代科技的不斷進步。 教學重點 對電動勢概念的理解，對電動勢的定義式的應用。 教學難點 電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化和對電源內(nèi)部非靜電力做功的理解。 教學方法 探究、講授、討論、練習 教　　具 各

2、種型號的電池，手搖發(fā)電機，多媒體輔助教學設(shè)備。 ［新課導入］ ［新課教學］ 引導學生回顧上節(jié)課學習的“電源”的概念。并回答電源的作用是什么？ 學生思考，選出代表回答：電源能夠不斷地將電子從A搬運到B，從而使A、B之間保持一定的電勢差；電源能夠使電路中保持持續(xù)電流。 電源P在把電子從A搬運到B的過程中，電子的電勢能如何變化？從另一個角度看，電源又發(fā)揮了怎樣的作用？ 學生思考，選出代表回答：電子的電勢能增加了。電源為電路提供了電能。 自然界中的能量是守恒的，電源為電路提供了電能，必然會有其他形式的能量減少，從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度，你認為電源是個怎樣的裝置呢？ 學生思考，選出代表回答

3、：電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 電源又是如何把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的呢？不同的電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)一樣嗎？這個本領(lǐng)用什么來描述呢？ ［新課教學］ 一、電路中的能量轉(zhuǎn)化 在金屬導體中，能夠自由移動的電荷是自由電子。由于它們帶負電，電子向某一方向的定向移動相當于正電荷向相反方向的移動。為了方便，下面我們按正電荷移動的說法進行討論。 如圖所示，用導線將電源連成最簡單的電路，電路由哪幾部分組成？導線中的電場是什么電場？電流是怎樣形成的？特點如何？為什么？ 學生思考，選出代表回答。 1．內(nèi)電路與外電路 電路由兩部分組成，電源外部能看得見的部分，稱為外電路；電源內(nèi)部看

4、不見的部分，稱為內(nèi)電路。 在外電路中，正電荷由電源正極流向負極。電源之所以能維持外電路中穩(wěn)定的電流，是因為它有能力把來到負極的正電荷經(jīng)過電源內(nèi)部不斷地搬運到正極。 由于正、負極總保持一定數(shù)量的正、負電荷，所以電源外部導線中的電場是恒定電場。導線中的自由電子在電場力的作用下從電源正極向負極定向運動，形成電流。導線中的電流是恒定電流，因為導線中的電場是恒定電場，所以電子定向運動的速率是不變的，電流大小恒定。 2．外電路中的能量轉(zhuǎn)化 正電荷在導線中定向運動，電場力做什么功？電勢能如何變化？ 電場力做正功；電勢能減少。 電荷定向運動的速率是不變的，能量還守恒嗎？該怎樣理解？ 能量守恒。定

5、向移動的電荷與不能移動的電荷相互碰撞，在定向運動過程中受到阻力作用，定向移動的電荷要不斷克服阻力做功，其動能向熱能轉(zhuǎn)化。 總結(jié)：在電源外部，電場力對自由電荷做正功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，這個過程中消耗了電能。 在外電路中，電場力做正功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。 3．內(nèi)電路中的能量轉(zhuǎn)化 外電路中消耗的電能是哪里來的呢？ 電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能。 根據(jù)前面的分析，大家討論一下，電源是如何把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的呢？ 學生思考，分組討論，選出代表回答。 點評：給學生創(chuàng)造思考、探究的空間，培養(yǎng)學生的探究精神和學習熱情，培養(yǎng)學生交流合作的品質(zhì)。通過學生的回答，培養(yǎng)表達能力。 在電

6、源內(nèi)部也存在恒定的電場，電場方向也是從正極指向負極。根據(jù)電荷守恒定律，電源必須把正電荷不斷地從負極搬運到正極，正電荷必須克服電場力做功，這就需要有“非靜電力”作用于正電荷，這個“非靜電力”是電源提供的。也就是說，電源把正電荷從負極搬運到正極的過程中，這種非靜電力在做功，使電荷的電勢能增加。 在內(nèi)電路中，非靜電力做功，把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。 4．電源 出示干電池、手搖發(fā)電機，提出問題：干電池、手搖發(fā)電機都可以做電源，這些電源中的非靜電力相同嗎？所起的作用相同嗎？談談你的看法。 學生思考，分組討論，選出代表回答。 干電池中的非靜電力是化學作用，手搖發(fā)電機的非靜電力是電磁作用，前者把化

7、學能轉(zhuǎn)化為電能，后者把機械能轉(zhuǎn)化為電能。非靜電力雖然不同，但從能量轉(zhuǎn)化的角度看，他們所起的作用是相同的，都是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能。 電源有好多種，他們在把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)相同嗎？舉例說明。 舉例：手電筒、家用照明電燈、汽車上的照明電燈等，亮度不同。 點評、總結(jié)，引導學生建立起電源的概念。 電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 二、電動勢 電源移動電荷，增加電荷的電勢能，這與抽水機抽水增加水的重力勢能很相似。不同的抽水機工作時，水能夠被舉起的高度有所不同，即單位質(zhì)量的水所增加的重力勢能不同。與此類似，在不同的電源中，非靜電力做功的本領(lǐng)也不同。 引導學生從

8、靜電力對電荷做功，電荷電勢能增加的角度建立起電動勢的概念。 問題：是不是靜電力對電荷做的功越多，靜電力做功的本領(lǐng)越大？該如何描述靜電力做功的本領(lǐng)？ 學生思考，分組討論，選出代表回答。 非靜電力對電荷做功的多少與電荷的數(shù)量有關(guān)，不能用做功多少來反映做功的本領(lǐng)。 非靜電力把相同數(shù)量的電荷從電源的一個極搬運到另一極，做功越多，電荷獲得的電勢能就越多，可以用靜電力做功與電荷量的比值來反映靜電力做功的本領(lǐng)。 把一定數(shù)量的正電荷在電源內(nèi)部從負極搬運到正極，在某些電源中非靜電力做較多的功，電荷的電勢能增加得比較多；而在另一些電源中，非靜電力對同樣多的電荷只做較少的功，電勢能增加得比較少。物理學中用

9、電動勢來表明電源的這種特性。 電動勢也是用比值定義的物理量，請把電動勢的定義完整地說出來。并寫出電動勢的定義式。說明給物理量符號的意義和單位。 學生思考，得出電動勢的定義，并寫出電動勢的定義式。 1．定義 在電源內(nèi)部，非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。 2．公式 用E表示電動勢，則： （量度式） 式中W，q的單位分別是焦耳（J）、庫侖（C）。 3．單位 電動勢E的單位與電勢、電勢差的單位相同，是伏特（V）。 4．物理意義 表示電源把其它形式的能（非靜電力做功）轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小。 電動勢越大，電路中每通過1C電量時，電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能

10、的數(shù)值就越多。 5．說明 （1）電動勢的大小由電源中非靜電力的特性（電源本身）決定，跟電源的體積、外電路無關(guān)。 （2）電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時，電源兩極間的電壓。 （3）電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C電量的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功。 三、電源（池）的幾個重要參數(shù) 1．電動勢（E） 它取決于電池的正負極材料及電解液的化學性質(zhì)，與電池的大小無關(guān)。 2．內(nèi)阻（r） 電源內(nèi)部的電阻。 3．容量 電池放電時能輸出的總電荷量。 其單位是：A·h，mA·h。 注意：對同一種電池來說，體積越大，容量越大，內(nèi)阻越小。 ［小結(jié)］ 通過本節(jié)課的學習，我們了解了電路中的能量轉(zhuǎn)化過程，電源都具有把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，引入了電動勢的概念來表征電源的這個本領(lǐng)。用比值的方法建立了電動勢的概念，掌握了電動勢的定義公式、單位及其物理意義。明確了反映電源的幾個重要的參數(shù)。 ［布置作業(yè)］ 教材第45頁“問題與練習”。 【科學漫步】生活中的電池（見教材第44－45頁）。 【做一做】調(diào)查常用可充電電池（見教材第45頁）。