2.2  电动势

 高中物理课堂教学教案

2.2电动势

       年   月    日

















课 题

§ 2.2电动势 课 型 新授课（ 课时）

教   学  目   标  （一）知识与技能 理解电动势的概念，掌握电动势的定义式。 （二）过程与方法 通过本节课教学，使学生了解电池内部能量的转化过程，加强对学生科学素质的培养，。 （三）情感、态度与价值观 了解生活中的电池，感受现代科技的不断进步。 教学重点、难点 电动势的概念，对电动势的定义式的应用。电池内部能量的转化；电动势概念的理解。 教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习 教  学 手 段      各种型号的电池，手摇发电机，多媒体辅助教学设备                      教学活动 （一）引入新课 教师：引导学生回顾上节课学习的“电源”的概念。在教材图2.1-2中电源的作用是什么？教师：（投影）（如图所示）

学生思考，选出代表回答：电源能够不断地将电子从a搬运到b，从而使a、b之间保持一定的电势差；电源能够使电路中保持持续电流。教师：电源p在把电子从a搬运到b的过程中，电子的电势能如何变化？从另一个角度看，电源又发挥了怎样的作用？学生思考，选出代表回答：电子的电势能增加了。电源为电路提供了电能。教师：自然界中的能量是守恒的，电源为电路提供了电能，必然会有其他形式的能量减少，从能量转化和守恒的角度，你认为电源是个怎样的装置呢？学生思考，选出代表回答：电源是把其他形式能转化为电能的装置。过度：电源又是如何把其他形式能转化为电能的呢？不同的电源把其他形式的能转化为电能的本领一样吗？这个本领用什么来描述呢？ （二）进行新课 1、电源 教师：（投影）教材图2.2-1（如图所示）

教师：（1）用导线将电源连成最简单的电路，电路由哪几部分组成？（2）导线中的电场是什么电场？电流是怎样形成的？特点如何？为什么？学生思考，选出代表回答：（1）电路由两部分组成，电源外部能看得见的部分，称为外电路；电源内部看不见的部分，称为内电路。（2）导线中的电场是恒定电场。导线中的自由电子在电场力的作用下从电源正极向负极定向运动，形成电流。导线中的电流是恒定电流，因为导线中的电场是恒定电场，所以电子定向运动的速率是不变的，电流大小恒定。教师：自由电子在导线中定向运动，电场力做什么功？电子的电势能如何变化？学生：正功；减少。教师：自由电子定向运动的速率是不变的，能量还守恒吗？该怎样理解？学生：守恒。自由电子与带正电的离子相互碰撞，在定向运动过程中受到阻力作用，电子要不断克服阻力做功，其动能向热能转化。教师总结：大家说的对，概括地说，在电源外部，电场力对自由电子做正功，是电能转化为其他形式能，这个过程中消耗了电能。这些电能又是哪里来的呢？学生：电源把其他形式能转化为电能。教师：根据前面的分析，大家讨论一下，电源是如何把其他形式能转化为电能的呢？学生思考，分组讨论，选出代表回答。点评：给学生创造思考、探究的空间，培养学生的探究精神和学习热情，培养学生交流合作的品质。通过学生的回答，培养表达能力。学生代表回答：在电源内部也存在电场，电场方向也是从正极指向负极。根据电荷守恒定律，电源必须把自由电子不断地从正极搬运到负极，自由电子必须克服电场力做功，这就需要有“非静电力”作用于电子。这个“非静电力”是电源提供的。也就是说，电源通过非静电力做功，使电荷的电势能增加了。教师点评、总结，引导学生建立起电源的概念：电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。 教师：出示干电池、手摇发电机，提出问题：干电池、手摇发电机都可以做电源，这些电源中的非静电力相同吗？所起的作用相同吗？谈谈你的看法。学生思考，分组讨论，选出代表回答。干电池中的非静电力是化学作用，手摇发电机的非静电力是电磁作用，前者把化学能转化为电能，后者把机械能转化为电能。非静电力虽然不同，但从能量转化的角度看，他们所起的作用是相同的，都是把其他形式能转化为电能。点评：再次加深学生对概念的理解。教师：电源有好多种，他们在把其他形式能转化为电能的本领相同吗？举例说明。学生举例：手电筒、家用照明电灯、汽车上的照明电灯等，亮度不同。教师：在物理学上，该如何描述电源的这种本领呢？（承上启下，过渡到下一问题） 2、电动势教师：引导学生从静电力对电荷做功，电荷电势能增加的角度建立起电动势的概念。思考问题：是不是静电力对电荷做的功越多，静电力做功的本领越大？该如何描述静电力做功的本领？学生思考，分组讨论，选出代表回答。静电力对电荷做功的多少与电荷的数量有关，不能用做功多少来反映做功的本领。静电力把相同数量的电荷从电源的一个极搬运到另一极，做功越多，电荷获得的电势能就越多，可以用静电力做功与电荷量的比值来反映静电力做功的本领。教师：电动势也是用比值定义的物理量，请把电动势的定义完整地说出来。并写出电动势的定义式。说明给物理量符号的意义和单位。学生思考，得出电动势的定义，并写出电动势的定义式。如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为w，那么w与q的比值 ，叫做电源的电动势。用e表示电动势，则：

式中w，q的单位分别是焦耳（j）、库仑（c）；电动势e的单位与电势、电势差的单位相同，是伏特（v）。 电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。 教师：电动势e的单位与电势、电势差的单位相同，电动势和电势差的物理意义有何不同呢？ 学生思考，分组讨论，选出代表回答。电动势： 。w表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能（或其它形式能）， e表示移动单位正电荷消耗化学能（或其它形式能），反映电源把其它形式能转化为电能的本领）。 电压： 。w表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电势能，电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。反映把电势能转化为其它形式能的本领。 电动势表征电源的性质，电势差表征电场的性质。教师指出：电源内部也是由导体组成的，也存在电阻。这个电阻叫做电源的内阻，大小由电源自身特点决定。内阻和电动势都是反映电源特性的物理量。 （三）课堂总结、点评 教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。 点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。 （四）实例探究 对电源电动势的理解 【例1】下列关于电源的说法，正确的是（    ） a．电源向外提供的电能越多，表示电动势越大。 b．电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功 c．电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大 d．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大 分析 电源向外提供的电能除与电动势有关外，还与输出的电流、通电的时间有关。所以电源向外提供的电能多，并不意味着电源的电动势一定大。譬如，一个电动势较小的电源，如果长时间向外供电，照样可以提供较多的电能；一个电动势较大的电源，如果没有工作，即没对外供电，则它根本不向外提供电能。故选项a的说法错误。 选项b的说法是正确的。在此应注意“单位正电荷”和“非静电力”这两个关键词。“移送单位正电荷所做的功”即意味着表征的是电源的转化“本领”，“移送电荷所做的功”意味着电源的“贡献”。从这里可以看出“本领’与“贡献”的区别。我们说电动势表征的是电源把其他形式的能转化为电能的“本领”，而并未说电动势表征电源对外提供电能的“贡献”。“非静电力”顾名思义就是静电力之外的力，如化学作用的力、电磁作用的力等，电源正是通过“非静电力”做功，实现了将其他形式的能转化为电能。电源的电动势决定于电源自身的性质，与有无外电路及外电路的情况无关。选项c错误。 电动势反映电源把其他能转化为电能本领的大小，电动势越大，移动同样电量的电荷非静电力做功越多，转化成的电能越多。d正确。 答案bd 对电动势定义式的应用 【例2】铅蓄电池的电动势为2 v，一节干电池的电动势为1.5v，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为0.1a和0.2a。试求两个电路都工作20 s时间，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个电源把化学能转化为电能的本领更大？   解析：对于铅蓄电池的电路，20 s时间内通过的电荷量为q1=i1t=2 c， 对于干电池的电路，20 s时间内通过的电荷量为q2=i2t=4c， 由电动势的定义式 得电源消耗的化学能分别为

j

j 电动势反映电源把其他能转化为电能本领的大小，电动势越大，电源本领越大。故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大。

学 生 活 动

作   业 1、课下阅读课本第44页阅读材料《生活中的电池》 2、课下阅读课本第45页“做一做”，各学习小组对常用可充电电池进行调查，形成书面材料，同学之间进行交流。 3、完成p46“问题与练习”第1、2、3题。

板   书   设   计 教 学 后 记