2022年高中物理 电动势教案 新人教版选修3-1 (I)

2022年高中物理 电动势教案 新人教版选修3-1 (I)课 题课 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 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JJ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