2022年人教版高中物理選修3-1 第二章 第2節(jié) 電動(dòng)勢(shì) 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(dòng)勢(shì) 教案1 三維目標(biāo) 知識(shí)與技能 1．理解電動(dòng)勢(shì)的的概念及定義式，知道電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的物理意義。 過(guò)程與方法 1．通過(guò)類比的方法使學(xué)生加深對(duì)電源及電動(dòng)勢(shì)概念的理解； 2．了解電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 了解生活中使用的電池，感受現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步。 教學(xué)重點(diǎn) 對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念的理解，對(duì)電動(dòng)勢(shì)的定義式的應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn) 電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化和對(duì)電源內(nèi)部非靜電力做功的理解。 教學(xué)方法 探究、講授、討論、練習(xí) 教　　具 各

2、種型號(hào)的電池，手搖發(fā)電機(jī)，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。 ［新課導(dǎo)入］ ［新課教學(xué)］ 引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的“電源”的概念。并回答電源的作用是什么？ 學(xué)生思考，選出代表回答：電源能夠不斷地將電子從A搬運(yùn)到B，從而使A、B之間保持一定的電勢(shì)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(yùn)到B的過(guò)程中，電子的電勢(shì)能如何變化？從另一個(gè)角度看，電源又發(fā)揮了怎樣的作用？ 學(xué)生思考，選出代表回答：電子的電勢(shì)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(huì)有其他形式的能量減少，從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度，你認(rèn)為電源是個(gè)怎樣的裝置呢？ 學(xué)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(gè)本領(lǐng)用什么來(lái)描述呢？ ［新課教學(xué)］ 一、電路中的能量轉(zhuǎn)化 在金屬導(dǎo)體中，能夠自由移動(dòng)的電荷是自由電子。由于它們帶負(fù)電，電子向某一方向的定向移動(dòng)相當(dāng)于正電荷向相反方向的移動(dòng)。為了方便，下面我們按正電荷移動(dòng)的說(shuō)法進(jìn)行討論。 如圖所示，用導(dǎo)線將電源連成最簡(jiǎn)單的電路，電路由哪幾部分組成？導(dǎo)線中的電場(chǎng)是什么電場(chǎng)？電流是怎樣形成的？特點(diǎn)如何？為什么？ 學(xué)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(fù)極。電源之所以能維持外電路中穩(wěn)定的電流，是因?yàn)樗心芰Π褋?lái)到負(fù)極的正電荷經(jīng)過(guò)電源內(nèi)部不斷地搬運(yùn)到正極。 由于正、負(fù)極總保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，所以電源外部導(dǎo)線中的電場(chǎng)是恒定電場(chǎng)。導(dǎo)線中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下從電源正極向負(fù)極定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。導(dǎo)線中的電流是恒定電流，因?yàn)閷?dǎo)線中的電場(chǎng)是恒定電場(chǎng)，所以電子定向運(yùn)動(dòng)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(dǎo)線中定向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做什么功？電勢(shì)能如何變化？ 電場(chǎng)力做正功；電勢(shì)能減少。 電荷定向運(yùn)動(dòng)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(dòng)的電荷與不能移動(dòng)的電荷相互碰撞，在定向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到阻力作用，定向移動(dòng)的電荷要不斷克服阻力做功，其動(dòng)能向熱能轉(zhuǎn)化。 總結(jié)：在電源外部，電場(chǎng)力對(duì)自由電荷做正功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，這個(gè)過(guò)程中消耗了電能。 在外電路中，電場(chǎng)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(lái)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(xué)生思考，分組討論，選出代表回答。 點(diǎn)評(píng)：給學(xué)生創(chuàng)造思考、探究的空間，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生交流合作的品質(zhì)。通過(guò)學(xué)生的回答，培養(yǎng)表達(dá)能力。 在電

6、源內(nèi)部也存在恒定的電場(chǎng)，電場(chǎng)方向也是從正極指向負(fù)極。根據(jù)電荷守恒定律，電源必須把正電荷不斷地從負(fù)極搬運(yùn)到正極，正電荷必須克服電場(chǎng)力做功，這就需要有“非靜電力”作用于正電荷，這個(gè)“非靜電力”是電源提供的。也就是說(shuō)，電源把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的過(guò)程中，這種非靜電力在做功，使電荷的電勢(shì)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(jī)，提出問(wèn)題：干電池、手搖發(fā)電機(jī)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?wù)勀愕目捶ā? 學(xué)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(xué)作用，手搖發(fā)電機(jī)的非靜電力是電磁作用，前者把化

7、學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，后者把機(jī)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?cè)诎哑渌问侥苻D(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)相同嗎？舉例說(shuō)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(diǎn)評(píng)、總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生建立起電源的概念。 電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 二、電動(dòng)勢(shì) 電源移動(dòng)電荷，增加電荷的電勢(shì)能，這與抽水機(jī)抽水增加水的重力勢(shì)能很相似。不同的抽水機(jī)工作時(shí)，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(shì)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(dǎo)學(xué)生從

8、靜電力對(duì)電荷做功，電荷電勢(shì)能增加的角度建立起電動(dòng)勢(shì)的概念。 問(wèn)題：是不是靜電力對(duì)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(xué)生思考，分組討論，選出代表回答。 非靜電力對(duì)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(lái)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(gè)極搬運(yùn)到另一極，做功越多，電荷獲得的電勢(shì)能就越多，可以用靜電力做功與電荷量的比值來(lái)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(fù)極搬運(yùn)到正極，在某些電源中非靜電力做較多的功，電荷的電勢(shì)能增加得比較多；而在另一些電源中，非靜電力對(duì)同樣多的電荷只做較少的功，電勢(shì)能增加得比較少。物理學(xué)中用

9、電動(dòng)勢(shì)來(lái)表明電源的這種特性。 電動(dòng)勢(shì)也是用比值定義的物理量，請(qǐng)把電動(dòng)勢(shì)的定義完整地說(shuō)出來(lái)。并寫出電動(dòng)勢(shì)的定義式。說(shuō)明給物理量符號(hào)的意義和單位。 學(xué)生思考，得出電動(dòng)勢(shì)的定義，并寫出電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)。 2．公式 用E表示電動(dòng)勢(shì)，則： （量度式） 式中W，q的單位分別是焦耳（J）、庫(kù)侖（C）。 3．單位 電動(dòng)勢(shì)E的單位與電勢(shì)、電勢(shì)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(dòng)勢(shì)越大，電路中每通過(guò)1C電量時(shí)，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(shuō)明 （1）電動(dòng)勢(shì)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(wú)關(guān)。 （2）電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)，電源兩極間的電壓。 （3）電動(dòng)勢(shì)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(fù)極移送到正極所做的功。 三、電源（池）的幾個(gè)重要參數(shù) 1．電動(dòng)勢(shì)（E） 它取決于電池的正負(fù)極材料及電解液的化學(xué)性質(zhì)，與電池的大小無(wú)關(guān)。 2．內(nèi)阻（r） 電源內(nèi)部的電阻。 3．容量 電池放電時(shí)能輸出的總電荷量。 其單位是：A·h，mA·h。 注意：對(duì)同一種電池來(lái)說(shuō)，體積越大，容量越大，內(nèi)阻越小。 ［小結(jié)］ 通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了電路中的能量轉(zhuǎn)化過(guò)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(dòng)勢(shì)的概念來(lái)表征電源的這個(gè)本領(lǐng)。用比值的方法建立了電動(dòng)勢(shì)的概念，掌握了電動(dòng)勢(shì)的定義公式、單位及其物理意義。明確了反映電源的幾個(gè)重要的參數(shù)。 ［布置作業(yè)］ 教材第45頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”。 【科學(xué)漫步】生活中的電池（見教材第44－45頁(yè)）。 【做一做】調(diào)查常用可充電電池（見教材第45頁(yè)）。