電動勢 教學設計

1、電動勢教學設計電動勢 教學設計學科物理課題電動勢授課人略學校略教學設計所用教材教材名稱：物理選修3-1；第二章第二節(jié)43-45頁出版社：人民教育出版社設計思路先以一個演示實驗，展示電容器短暫的供電、而電源可以持續(xù)的供電這一現象，引發(fā)學生對電源作用的思考。通過理論解釋，使學生認識電源要提供非靜電力。通過化學電池和手搖發(fā)電機兩個實驗，讓學生從能量的角度深刻理解電源的作用以及清楚不同電源非靜電力的來源。通過牛奶、可樂兩種不同化學電池所測得銅、鋅兩級電勢差的不同，引入電動勢的概念。通過理論解釋使學生清楚電動勢與電壓的不同。最后來認識容量和內阻的概念。教材分析電動勢是本章重要概念，也是本章的難點。教科書

2、明確提出了“非靜電力”的概念，讓學生從功與能的角度理解非靜電力，知道非靜電力在電路中所起的作用，并能從非靜電力做功的角度去理解電動勢的概念。同時，為了降低難度，教科書直接給出了電動勢的定義式，但只是說“電動勢在數值上等于非靜電力把1c的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功”，沒有用比值法嚴格定義。電源的內阻在后面的閉合電路歐姆定律學習中很重要，本節(jié)僅做一些鋪墊。學情分析學生在初中已經學習電路了有關的知識，但是沒有深入研究電源的作用。在前面的學習中，學生對電荷在電場中功與能量的轉化關系有一定的掌握以及知道了電源是將正電荷從負極搬運到正極的裝置，從而維持一定的電勢差。本節(jié)將從能量的角度重新認識電

3、源的作用，學生對此知識點的學習和掌握能夠接受，但是對電動勢概念的理解有一定的難度。教學目標（一）知識與技能1.知道電源是將其他形式的能轉化為電能的裝置。2.了解電路中（電源外部和內部）自由電荷定向移動過程中，靜電力和非靜電力做功與能量轉化的關系。3.了解電源電動勢的基本含義，知道它的定義式。4.理解電源內阻和容量。（二）過程與方法1.通過實驗探究使學生理解電源是將其他形式的能轉化為電能的裝置。2.培養(yǎng)學生通過觀察實驗現象理解不同電源非靜電力做功本領是不同的。3.培養(yǎng)學生從能量守恒與轉化的觀點分析、解決物理問題的能力。（三）情感態(tài)度與價值觀1.體驗由具體到抽象的探究思維的模式，培養(yǎng)學生嚴謹的科學

4、態(tài)度，體會正確的獲取知識的方法。2.了解生活中的電池，感受現代科技的不斷進步；正確認識事物的兩面性，學會用科學的方法處理廢棄電池，培養(yǎng)學生正確的價值觀。教學重點電動勢的概念教學難點從功和能的角度理解非靜電力；從非靜電力做功的角度理解電動勢的概念。課時安排1課時教學用具多媒體輔助教學設備、干電池、導線、電壓表、手搖發(fā)電機、發(fā)光二極管、小燈泡、可樂、牛奶、食用油、銅片、鋅片、電容器教學過程教學環(huán)節(jié)和教學內容教師活動學生活動設計意圖一、演示實驗、引入新課演示實驗：一.S先接1，再接2，觀察二極管發(fā)光情況。二.用導線把1和2直接連接，觀察二極管發(fā)光情況。為什么會出現這樣的現象呢？觀察實驗現象（與電容器

5、相連時，發(fā)光二極管亮了一小段時間；而與電池相連時，持續(xù)發(fā)亮。）通過這個實驗來引發(fā)學生對電源作用的思考。二、新課教學1.電源的作用在金屬導體中，能夠自由移動的電荷是自由電子。電子向某一方向的定向移動相當于正電荷向相反方向的定向移動。為了問題研究的方便，下面我們按照正電荷移動的說法進行討論。提問：在導線中，電場方向沿什么方向？在兩極板之間，電場方向沿什么方向？ 正電荷在導線移動過程中，正電荷受到的靜電力是什么方向？靜電力對正電荷做什么功？能量是如何轉化的？電勢如何變化？ 比如這里的用電器是個小燈泡，靜電力做功就將電勢能轉化為光能。 左極板失去正電荷，電勢在減小。右極板得到正電荷，電勢在升高。很快兩

6、極板就會成為一個等勢體。形成的電流是短暫的。 如果想得到持續(xù)的電流怎么辦呢？ 此時，正電荷在兩極板間受到的靜電力沿什么方向？正電荷受到的靜電力阻礙它繼續(xù)向帶有正電荷的極板移動。所以此時正電荷需要其他力的幫助。誰來提供呢？我們可以在兩極板間加上一種特殊物質，它來提供“非靜電力”。在非靜電力的作用下，正電荷才能夠從右極板到達左極板。那么在這個過程中，“非靜電力”對正電荷做什么功，靜電力做什么功。能量如何轉化呢？這種能夠提供非靜電力的特殊物質到底是什么呢？讓學生完成實驗，探究牛奶、可樂、食用油中那些物質可以提供非靜電力？讓學生思考為什么牛奶、可樂有示數，而食用油卻沒有。 為什么牛奶和可樂能夠提供非靜

7、電力，而食用油卻不能呢？ 因為牛奶中的乳酸、可樂中的碳酸作為電解質和銅、鋅兩個極板發(fā)生化學反應，提供非靜電力。食用油主要成分是脂肪酸，它不能作為電解質，不能與電極發(fā)生化學反應，也就不能提供非靜電力。除了牛奶、可樂這一類的物質能夠提供非靜電力，有沒有其他的裝置也可以提供非靜電力呢？演示實驗：現在是一臺手搖發(fā)電機，當轉動時，燈泡變亮，這個現象說明了什么？手搖發(fā)電機是怎么提供非靜電力的？它通過導體棒切割磁感線產生電磁作用提供非靜電力的。綜上所述，我們把通過“非靜電力”做功將其他形式的能量轉化為電勢能的裝置叫做電源。問：真的有非靜電力這一種力嗎？答：在導線中，電場方向是沿著導線由左極板指向右極板。在兩

8、極板之間，電場方向由左極板指向右極板。答：正電荷受到的電場力是與電場方向相同，靜電力對正電荷做正功，將電勢能轉化為其他形式的能量。電勢逐漸降低。答：想辦法把到達右極板的正電荷搬運到左極板。答：由左極板指向右極板（與電場方向相同）答：非靜電力對正電荷做正功，克服靜電力做功。將其他形式的能轉化為電勢能。學生實驗：現在三個燒杯中現在有銅片、鋅片，先將銅片和鋅片接觸，用電壓表測電壓。實驗結果：示數都為0。再在3個燒杯中分別倒入食用油、牛奶、可樂，再測電壓。發(fā)現牛奶、可樂有示數（可樂的示數比牛奶的示數大），而食用油沒有示數。答：牛奶和可樂能提供非靜電力做功，將牛奶或可樂中的化學能轉化為電勢能，使銅極的電

9、勢比鋅極的電勢高，相當于電勢升高了。所以有示數。而食用油不能提供非靜電力，所以電勢沒有升高，示數還是為0.答：這時手搖發(fā)電機也能提供非靜電力做功，將機械能轉化為電勢能。答：沒有，這只是一種統(tǒng)稱的說法。比如剛才的化學電池，它提供的非靜電力其實是化學作用。比如手搖發(fā)電機，它的非靜電力其實是電磁作用。讓學生了解電路中（電源內部和外電路）自由電荷定向移動過程中做功與能量轉化的關系。讓學生認識到電路中要想形成持續(xù)的電流必須要電源提供非靜電力做功。通過這兩個實驗，讓學生認識到電源的作用是將其他形式的能轉化為電勢能，而這個過程必須要通過非靜電力做功來實現。讓學生理解非靜電力的來源。二、電動勢回顧剛才的學生實

10、驗：雖然可樂和牛奶都有示數，但是可樂的示數比牛奶示數大。這反映了什么呢？可樂和牛奶里都能提供非靜電力做功，使電勢升高。但可樂升高的比牛奶更多。說明不同的電源非靜電力做功的本領一樣嗎？尋找哪個物理量來描述電源非靜電力做功本領的大小呢？來看下面一個問題。那么，通過科學研究發(fā)現：一節(jié)干電池，把2C的正電荷從電源負極轉移到正極時，非靜電力做功3J；手機用的鋰電池，把0.5C正電荷從電源負極轉移到正極時，非靜電力做功為1.85J，試問，那種電池非靜電力做功本領強？ 問：干電池非靜電力做的功比鋰電池做的功多，所以干電池非靜電力做功本領更強，對嗎？ 總結：對于同一種電源非靜電力做功與正電荷數量的比值不變，說

11、明這個比值能夠反映電源的某一種特性。 而這個比值等于移送單位正電荷非靜電力做的功。我們剛剛就是通過比較這個比值，來比較不同的電源非靜電力做功本領的大小。那么，我們在物理學中，就把這個比值叫做電動勢。來表征電源非靜電力做功本領的大小，它用E表示。電動勢的概念：在數值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內從內部移送到正極所做的功。根據概念它的定義式是什么？它是用比值定義法定義的。它的單位也是伏特，因為它跟電勢差的表達式是U=w/q，都是1v=1j/c。雖然它們的單位是相同的，但是它們表達的物理意義是完全不同的。電勢差表示靜電力做功將電勢能轉化為其他形式的能量的本領大小，而電動勢表示非靜電力做功將其他

12、形式的能量轉化為電能的本領大小。 由E=W非/q，得W非=Eq，通過這個式子可以計算非靜電力做的功。這是決定式，是有正反比關系的。而E=W非/q，不能說E和W非、q有正反比關系，為什么？E跟電源材料有關嗎？回顧下我們剛才所做的實驗。剛剛我們已經做了兩組實驗，在電極相同、電解液不同的情況下，測得電動勢是不一樣的。所以我們得到電動勢跟電源材料有關。那么電動勢跟電源體積有沒有關系呢？同學們向剛才裝有牛奶的燒杯繼續(xù)倒入牛奶，觀察一下電壓表的示數是否發(fā)生變化？實驗結果：沒有發(fā)生變化。表明電動勢與電源體積無關。（這里需要說明下，我們用電壓表測得是電源兩級間的電壓，在忽略電源內部消耗電能的情況下，電動勢的大

13、小跟電源兩級間的電壓是相等的，關于這部分的知識我們將在閉合電路歐姆定律來詳細地學習。）綜上，電動勢與電源體積無關，只與電源材料有關，我們把它稱作由非靜電力特性決定。答：不一樣。答：不對。要在移送正電荷電荷量相同的情況下，比較非靜電力做的功的多少。這樣才能得出哪種電源非靜電力做功的本領的大小。干電池移送單位正電荷非靜電力做功1.5J。鋰電池移送單位正電荷非靜電力做功3.7J。所以鋰電池非靜電力做功本領更強。答：定義式為E=w非/q答：電動勢是用比值定義法定義的，自然E和W非、q不成正反比關系。通過兩種電源電勢升高的不同，引入電動勢的概念。讓學生認識到雖然電動勢和電壓的單位都是相同的，但這兩個物理

14、量有著本質的區(qū)別。讓學生認識到電動勢與非靜電力做的功、移送電荷量無關，與電源體積無關，與電源材料有關。電動勢是由電源的非靜電力特性決定。三、電源參數電動勢是描述電源性能的一個重要參數。除了電動勢，電源有沒有其他參數呢？電池的另一個重要參數是容量。容量到底是什么物理量呢？從容量的單位能得到什么信息嗎？電池的容量其實是指電池放電時能輸出的總電荷量。比如15Ah的蓄電池充電后以1.5A電流為用電器供電，大約可以工作10h。電源在使用一段時間后，會出現發(fā)熱現象。根據電流的熱效應，再加上電源是由導體構成的，所以有電阻，那么電源的電阻叫做電源的內阻。理想電源是沒有內阻的電源，但在實際情況中，內阻是不可忽略的，其對電路的影響，將在本章的閉合電路歐姆定律中會詳細介紹。學生通過預習知道還有容量和內阻兩個參數。學