电动势教学设计

1、电动势教学设计电动势教学设计物理课题电动势授课人一略学校略教学设计所用教材教材名称：物理选修3-1;第二章第二节43-45页 出版社：人民教育出版社设计思路先以一个演示实验，展示电容器短暂的供电、而电源可以持续的供 电这一现象，引发学生对电源作用的思考。通过理论解释，使学生 认识电源要提供非静电力。通过化学电池和手摇发电机两个实验， 让学生从能量的角度深刻理解电源的作用以及清楚不同电源非静电 力的来源。通过牛奶、可乐两种不同化学电池所测得铜、锌两级电 势差的不同，引入电动势的概念。通过理论解释使学生¥青楚电动势 与电压的不同。最后来认识容量和内阻的概念。教材分析电动势是本章重要概念，

2、也是本章的难点。教科书明确提出了 “非 静电力”的概念，让学生从功与能的角度理解非静电力，知道非静 电力在电路中所起的作用，并能从非静电力做功的角度去理解电动 势的概念。同时，为了降低难度，教科书直接给出了电动势的定义 式，但只是说“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”，没有用比值法严格定义。电源的 内阻在后面的闭合电路欧姆定律学习中很重要，本节仅做一些铺垫。学情分析学生在初中已经学习电路了有关的知识，但是没有深入研究电源的 作用。在前面的学习中，学生对电荷在电场中功与能量的转化关系 有f的掌握以及知道了电源是将正电荷从负极搬运到正极的装 置，从而维持

3、一定的电势差。本节将从能量的角度重新认识电源的 作用，学生对此知识点的学习和掌握能够接受，但是对电动势概念 的理解有一定的难度。教学目标（一）知识与技能1 .知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置。2 .了解电路中（电源外部和内部）自由电荷定向移动过程中， 静电力 和非静电力做功与能量转化的关系。3 .了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式。4 .理解电源内阻和容量。（二）过程与方法1.通过实验探究使学生理解电源是将其他形式的能转化为电能的装置。2 .培养学生通过观察实验现象理解不同电源非静电力做功本领是不 同的。3 .培养学生从能量守恒与转化的观点分析、解决物理问题的能力。（三）情感态度

4、与价值观1.体验由具体到抽象的探究思维的模式，培养学生严谨的科学态度, 体会正确的获取知识的方法。2.了解生活中的电池，感受现代科技的不断进步；正确认识事物的两 面性，学会用科学的方法处理废弃电池，培养学生正确的价值观。 教学重点电动势的概念教学难点从功和能的角度理解非静电力；从非静电力做功的角度理解电动势的概念。课时安排1课时教学用具多媒体辅助教学设备、干电池、导线、电压 表、手摇发电机、发光二极管、小灯泡、可 乐、牛奶、食用油、铜片、锌片、电容器教学过程教学环节和教 学内容 一、演示实验、 引入新课教师活动学生活动设计意图演示实验：|观察实验现象（与电容通过这个一.S先接1 ,再接2,观察

5、二极器相连时，发光二极管实验来引管发光情况。凫了一小段时日；向与发学生对二.用导线把1和2直接连接，电池相连时，持续发电源作用观察二极管发光情况。亮。）的思考。I®I量来二辑*2 Ir J1pi，为什么会出现这样的现象呢？二、新课教学1.电源的作用在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子。电子向某 一方向的定向移动相当于正电 荷向相反方向的定向移动。为了 问题研究的方便，下面我们按照 正电荷移动的说法进行讨论。13 / 9提问：在导线中，电场方向沿什么 方向？在两极板之间，电场方向 沿什么方向？答：在导线中，电场方 向是沿着导线由左极板 指向右极板。在两极板之间，电场方 向由左极板

6、指向右极 板。正电荷在导线移动过程中, 正电荷受到的静电力是什么方 向？静电力对正电荷做什么 功？能量是如何转化的？电势 如何变化？答：正电荷受到的电场 力是与电场方向相同， 静电力对正电荷做正 功，将电势能转化为其 他形式的能量。电势逐 渐降低。让学生了 解电路中（电源内 部和外电 路）自由 电荷定向 移动过程 中做功与 能量转化 的关系。比如这里的用电器是个小 灯泡，静电力做功就将电势能转 化为光能。左极板失去正电荷，电势在 减小。右极板得到正电荷，电势 在升高。很快两极板就会成为一 个等势体。形成的电流是短暂 的。如果想得到持续的电流怎 么办呢？止匕时，正电荷在两极板间受 到的静电力沿什

7、么方向？正电荷受到的静电力阻碍 它继续向带有正电荷的极板移 动。所以此时正电荷需要其他力 的帮助。谁来提供呢？我们可以在两极板间加上 一种特殊物质，它来提供“非静 电力”。在非静电力的作用下， 正电荷才能够从右极板到达左答：想办法把到达右极 板的正电荷搬运到左极板。答：由左极板指向右极 板（与电场方向相同）让学生认识到电路中要想形极板。那么在这个过程中，“非静 电力”对正电荷做什么功，静电 力做什么功。能量如何转化呢？这种能够提供非静电力的 特殊物质到底是什么呢？让学生完成实验，探究牛 奶、可乐、食用油中那些物质可 以提供非静电力？答：非静电力对正电荷 做正功，克服静电力做 功。将其他形式的能

8、转 化为电势能。学生实验：现在三个烧杯中现在有 铜片、锌片，先将铜片 和锌片接触，用电压表 测电压0实验结果：示数都为0再在3个烧杯中分别倒 入食用油、牛奶、可乐, 再测电压。发现牛奶、可乐有示数（可乐的示数比牛奶的 示数大），而食用油没 有示数。成持续的 电流必须 要电源提 供非静电 力做功。让学生思考为什么牛奶、可 乐有示数，而食用油却没有。为什么牛奶和可乐能够提 供非静电力，而食用油却不能 呢？因为牛奶中的乳酸、可乐中 的碳酸作为电解质和铜、锌两个 极板发生化学反应，提供非静电 力。食用油主要成分是脂肪酸， 它不能作为电解质，不能与电极 发生化学反应，也就不能提供非 静电力。答：牛奶和可

9、乐能提供 非静电力做功，将牛奶 或可乐中的化学能转化 为电势能，使铜极的电 势比锌极的电势高，相 当于电势升高了。所以 有示数。而食用油不能提供非静 电力，所以电势没有升 高，示数还是为0.通过这两 个实验， 让学生认 识到电源 的作用是 将其他形 式的能转 化为电势 能，而这 个过程必 须要通过 非静电力 做功来实 现。除了牛奶、可乐这一类的物 质能够提供非静电力，有没有其 他的装置也可以提供非静电力 呢？演示实验：现在是一台手摇发电机，当 转动时，灯泡艾凫，这个现象说 明了什么？手摇发电机是怎么提供非 静电力的？它通过导体棒切割磁感线 产生电磁作用提供非静电力的。综上所述，我们把通过“非

10、静电力”做功将其他形式的能量 转化为电势能的装置叫做电源。问：真的有非静电力这一种 力吗？答：这时手摇发电机也 能提供非静电力做功， 将机械能转化为电势 能。答：没有，这只是一种 统称的说法。比如刚才 的化学电池，它提供的 非静电力其实是化学作 用。比如手摇发电机， 它的非静电力其实是电 磁作用。让学生理 解非静电 力的来 源。二、电动势回顾刚才的学生实验：虽然 可乐和牛奶都有示数，但是可乐 的示数比牛奶示数大。这反映了什么呢？可乐和牛奶里都能提供非 静电力做功，使电势开局。但可 乐升图的比牛奶更多。说明/、同的电源非静电力 做功的本领一样吗？寻找哪个物理量来描述电 源非静电力做功本领的大小

11、呢？来看卜向一个问题。那么，通过科学研究发现：f干电池，扪J 2c的正电 荷从电源负极转移到正极时，非 静电力做功3J;手机用的锂电答：不一样。通过两种 电源电势 升高的不 同,引入 电动势的 概念。池，把0.5C正电荷从电源负极 转移到正极时，非静电力做功为 1.85J,试问，那种电池非静电 力做功本领强？问：干电池非静电力做的功 比锂电池做的功多，所以干电池 非静电力做功本领更强，对吗？总结：对于同一种电源非静 电力做功与正电荷数量的比值 不变，说明这个比值能够反映电 源的某一种特性。而这个比值等于移送单位 正电荷非静电力做的功。我们刚 刚就是通过比较这个比值，来比 较不同的电源非静电力做

12、功本 领的大小。那么，我们在物理学中，就 把这个比值叫做电动势。来表征 电源非静电力做功本领的大小， 它用E表示。电动势的概念：在 数值上等于非静电力把1C的正 电荷在电源内从内部移送到正 极所做的功。根据概念它的定义式是什 么？它是用比值定义法定义的。 它的单位也是伏特，因为它跟电 势差的表达式是U=w/q,都是 1v=1j/c。虽然它们的单位是相同的，但是 它们表达的物理意义是完全不 同的。电势差表示静电力做功将 电势能转化为其他形式的能量 的本领大小，而电动势表示非静 电力做功将其他形式的能量转答：不对。要在移送正 电荷电荷量相同的情况 下，比较非静电力做的 功的多少。这样才能得 出哪种

13、电源非静电力做 功的本领的大小。干电 池移送单位正电荷非静 电力做功1.5J。锂电池 移送单位正电荷非静电 力做功3.7J。所以锂电 池非静电力做功本领更 强。答：定义式为E=w非/q让学生认 识到虽然 电动势和 电压的单 位都是相 同的，但 这两个物化为电能的本领人小。由E=W非/q ,得 W非=Eq, 通过这个式子可以计算非静电 力做的功。这是决定式，是后正 反比关系的。而E=W非/q ,不能 说E和W非、q启止反比关系， 为什么？E跟电源材料肩关吗？回 顾卜我们刚才所做的实验。刚刚我们已经做了两组实 验，在电极相同、电解液/、同的 情况卜，测得电动势是不一样 的。所以我们得到电动势跟电源

14、 材料启美。那么电动势跟电源体积有 没肩关系呢？同学们向刚才装肩牛奶的 烧杯继续倒入牛奶，观察一下电 压表的示数是否发生变化？实验结果：没有发生变化。 表明电动势与电源体积无关。（这里需要说明下，我们用 电压表测得是电源两级间的电 压，在忽略电源内部消耗电能的 情况下，电动势的大小跟电源两 级间的电压是相等的，关于这部 分的知识我们将在闭合电路欧 姆定律来详细地学习。）综上，电动势与电源体积无 关，只与电源材料后关，我们把答：电动势是用比值定 义法定义的，自然E和 W非、q不成正反比关系。理量后着 本质的区 别。让学生认 识到电动 势与非静 电力做的 功、移送 电何里无 关，与电 源体积无 关

15、，与电 源材料有 关。电动 势是由电 源的非静 电力特性 决定。它称作由非静电力特性决定。三、电源参数电动势是描述电源性能的学生通过预习知道还有一个重要参数。除了电动势，电 源有没肩其他参数呢？电池的另一个重要参数是容量和内阻两个参数。容量。容量到底是什么物理量学生思考，容量的单位呢？从容量的单位能得到什么是 A?h 或 mA?n,从 Q=it信息吗？电池的容量其实是指电池 放电时能输出的总电荷量。比如 15A）的蓄电池充电后以1.5A 电流为用电器供电，大约可以工 作 10ho电源在使用一段时间后，会 出现发热现象。根据电流的热效 应，再加上电源是由导体构成 的，所以有电阻，那么电源的电 阻叫做电源的内阻。理想电源是没有内阻的电 源，但在实际情况中，内阻是不 可忽略的，