電動勢教學設計

1、電動勢教學設計電動勢教學設計物理課題電動勢授課人一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(xiàn)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¥青楚電動勢 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，

2、也是本章的難點。教科書明確提出了 “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(shù)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f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

3、一定的電勢差。本節(jié)將從能量的角度重新認識電源的 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(xiàn)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

4、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?shù)目茖W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(xiàn)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 一、演示實驗、 引入新課教師活動學生活動設計意圖演示實驗：|觀察實驗現(xiàn)象（與電容通過這個一.S先接1 ,再接2,觀察

5、二極器相連時，發(fā)光二極管實驗來引管發(fā)光情況。鳧了一小段時日；向與發(fā)學生對二.用導線把1和2直接連接，電池相連時，持續(xù)發(fā)電源作用觀察二極管發(fā)光情況。亮。）的思考。I®I量來二輯*2 Ir J1pi，為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？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。13 / 9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？答：在導線中，電場方 向是沿著導線由左極板 指向右極板。在兩極板之間，電場方 向由左極板

6、指向右極 板。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？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。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。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？止匕時，正電荷在兩極板間受 到的靜電力沿什

7、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）讓學生認識到電路中要想形極板。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？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

8、轉 化為電勢能。學生實驗：現(xiàn)在三個燒杯中現(xiàn)在有 銅片、鋅片，先將銅片 和鋅片接觸，用電壓表 測電壓0實驗結果：示數(shù)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(xiàn)牛奶、可樂有示數(shù)（可樂的示數(shù)比牛奶的 示數(shù)大），而食用油沒 有示數(shù)。成持續(xù)的 電流必須 要電源提 供非靜電 力做功。讓學生思考為什么牛奶、可 樂有示數(shù)，而食用油卻沒有。為什么牛奶和可樂能夠提 供非靜電力，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。答：牛奶和可

9、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 勢比鋅極的電勢高，相 當于電勢升高了。所以 有示數(shù)。而食用油不能提供非靜 電力，所以電勢沒有升 高，示數(shù)還是為0.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(xiàn)。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(xiàn)在是一臺手搖發(fā)電機，當 轉動時，燈泡艾鳧，這個現(xiàn)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

10、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：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。讓學生理 解非靜電 力的來 源。二、電動勢回顧剛才的學生實驗：雖然 可樂和牛奶都有示數(shù)，但是可樂 的示數(shù)比牛奶示數(shù)大。這反映了什么呢？可樂和牛奶里都能提供非 靜電力做功，使電勢開局。但可 樂升圖的比牛奶更多。說明/、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

11、呢？來看卜向一個問題。那么，通過科學研究發(fā)現(xiàn)：f干電池，捫J 2c的正電 荷從電源負極轉移到正極時，非 靜電力做功3J;手機用的鋰電答：不一樣。通過兩種 電源電勢 升高的不 同,引入 電動勢的 概念。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(shù)量的比值 不變，說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

12、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(shù)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(jù)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 電力做功將其他形式的能量轉答：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

13、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 這兩個物化為電能的本領人小。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，是后正 反比關系的。而E=W非/q ,不能 說E和W非、q啟止反比關系， 為什么？E跟電源材料肩關嗎？回 顧卜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/、同的 情況卜，測得電動勢是不一樣 的。所以我們得到電動勢跟電源

14、 材料啟美。那么電動勢跟電源體積有 沒肩關系呢？同學們向剛才裝肩牛奶的 燒杯繼續(xù)倒入牛奶，觀察一下電 壓表的示數(shù)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，只與電源材料后關，我們把答：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。理量后著 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 電何里無 關，與電 源體積無 關

15、，與電 源材料有 關。電動 勢是由電 源的非靜 電力特性 決定。它稱作由非靜電力特性決定。三、電源參數(shù)電動勢是描述電源性能的學生通過預習知道還有一個重要參數(shù)。除了電動勢，電 源有沒肩其他參數(shù)呢？電池的另一個重要參數(shù)是容量和內阻兩個參數(shù)。容量。容量到底是什么物理量學生思考，容量的單位呢？從容量的單位能得到什么是 A?h 或 mA?n,從 Q=it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 15A）的蓄電池充電后以1.5A 電流為用電器供電，大約可以工 作 10ho電源在使用一段時間后，會 出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。根據(jù)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，