高中物理 第2章 恒定电流 第2节 电动势课件 新人教版选修3-1.ppt

第2节电动势 教师参考 一 教学目标知识与技能理解电动势的概念及定义式 知道电动势是表征电源特性的物理量从能量转化的角度理解电动势的物理意义过程与方法通过类比的方法使学生加深对概念的理解情感态度与价值观了解生活中电池 感受现代科技的不断进步二 教学重点难点教学重点电动势的概念教学难点对电源内部非静电力做功的理解 三 重难点突破方略电动势概念建立的突破方略 事例比较 1 某种纽扣电池非静电力把3C正电荷在电源内从负极移送到正极时做9 0J的功 把9 0J化学能转化成9 0J的电势能 2 某种蓄电池非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极时做6 0J的功 把6 0J化学能转化成6 0J的电势能 设问1 纽扣电池的非静电力做功9 0J 是两种电源中做功最多的 那么 是不是纽扣电池的非静电力做功的本领大呢 为什么 答案 不是 蓄电池的非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极做的功是6 0J 如果纽扣电池的非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极做功只有3 0J 所以纽扣电池的非静电力做功的本领不如蓄电池 设问2 该如何描述非静电力做功的本领呢 答案 非静电力把相同数量的电荷从电源的一个极搬运到另一个极 做功越多 电荷获得的电势能就越多 可以用非静电力做功与电荷量的比值来反映非静电力做功的本领 教师讲授 物理学中用电动势表示电源非静电力做功本领的这一特性 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 自主学习 课堂探究 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 教师参考 情境链接一电源的种类比较多 干电池 蓄电池 充电锂电池 发电机等都是电源 目前南京大学材料系的 概念电池 已正式进入南京高科技转化市场 它只需要接受阳光 便可以像植物的光合作用一样捕捉其中的能量 进而产生电能 那么 电池都是怎样工作的呢 1 在内 外电路中 正电荷的移动方向各是怎样的 2 不同的电池在把其他形式的能量转化为电能时 怎样表示其转化本领 信息1 在外电路中 正电荷在静电力作用下从电源的正极流向负极 在内电路中 正电荷在非静电力作用下从电源负极流向正极 2 用电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小 情境链接二人体温差电池中有一个可感应温差的硅芯片 硅芯片正面 感受 到的温度较之背面温度具有一定温差时 其内部电子就会产生定向流动 只要在人体皮肤与衣服等之间有5摄氏度的温差 就可以利用这种电池为一块普通的腕表提供足够的能量 温差电池内部是静电力使电子产生定向流动的吗 温差电池把哪种能量转化为电能 信息温差电池内部是非静电力使电子产生定向流动 非静电力做功使电子电势能增加 温差电池将内能 人体热量 转化为电能 教材梳理 一 电源阅读教材第43页内容 知道非静电力做功使哪些种类的能量进行了转化 1 概念 通过做功把的能转化为电势能的装置 2 作用 1 外电路 正电荷从电源流向 形成持续电流 2 内电路 电源提供 非静电力 通过这种力做功 把正电荷从搬运到 使电荷的电势能增加 想一想教材第43页图2 2 1中 若非静电力使负电荷移动 则把负电荷从电源的哪极移到哪极 答案 非静电力使负电荷在电源内部由正极移至负极 非静电力 其他形式 正极 负极 负极 正极 二 电源的参数 电动势 内阻 容量阅读教材第44页内容 知道电动势是表示电源非静电力做功本领的物理量 了解电动势概念形成的过程 知道电动势的单位 1 电动势 1 物理意义 反映电源做功本领的大小 2 大小 在数值上等于非静电力把在电源内从负极移送到正极所做的功 即E 3 单位 在国际单位制中为 简称伏 符号为V 4 决定因素 由电源中的特性决定 跟电源的体积无关 跟 也无关 2 内阻 电源导体的电阻 3 容量 电池放电时能输出的 其单位为A h或mA h 非静电力 1C的正电荷 W q 伏特 非静电力 外电路 内部 总电荷量 议一议电动势是用比值定义的物理量 那么电动势完整的定义应该怎样说 答案 电源内部非静电力对电荷所做的功W与电荷的电荷量q的比值叫做电源的电动势 自主检测 1 关于电压与电动势的说法中正确的是 A 电压与电动势的单位都是伏特 所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B 电动势就是两点间的电压C 电动势公式E W q中的W为静电力做的功D 电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量 D 2 多选 关于电源和电动势 下列说法中正确的是 A 电源可将其他形式的能转化为电能B 把同一电源接在不同的电路中 电源的电动势也将变化C 电源就是产生电荷的装置D 电源的电动势越大 非静电力将单位正电荷从负极移送到正极做的功一定越多 AD 3 多选 某蓄电池组的电动势为9V 这表示 A 电路中每通过1C的电荷量 电源就把9J的化学能转化为电能B 蓄电池组在1s内将9J的化学能转化为电能C 该蓄电池组将1C正电荷从负极搬运到正极时非静电力做功一定是9JD 该电池组把化学能转化为电能的本领比电动势为12V的蓄电池组强 解析 蓄电池组的电动势为9V 说明电路中每通过1C的电荷量 电源就把9J的化学能转化为电能 选项A正确 B错误 由电动势的定义可知选项C正确 电动势越大 则电源把其他形式的能转化为电能的本领越大 故选项D错误 AC 4 多选 关于电动势 下列说法中正确的是 A 一个电源的电动势的大小只由电源本身决定 与外电路无关B 因电动势的单位和电势差相同 所以电动势实质上就是电势差C 一个电动势为1 5V的干电池接入电路时 若有1C的电荷量通过电路 就有1 5J的化学能转变成电能D 电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内由负极送到正极所做的功 ACD 解析 电源的电动势由电源中非静电力的特性决定 与外电路无关 选项A正确 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量 而电压是两点间的电势差 选项B错误 电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部由负极移送到正极所做的功 选项C D正确 课堂探究核心导学 要点探究 要点一 对电源工作原理理解 问题导引 如图所示 在外电路 电流由电源正极流向负极 即从高电势流到低电势 电流在电源内部只能从负极流向正极 即从低电势流到高电势 根据电场知识可知 静电力不可能使电流从低电势流向高电势 反而起阻碍作用 1 是什么力把正电荷从电源的负极搬运到电源的正极 2 电源中的能量是如何转化的 答案 1 在电源的内部 正电荷在非静电力作用下从负极到达正极 2 非静电力把正电荷从电源负极移到正极克服静电力做功 其他形式的能转化为电能 例1 下列关于电源的说法中正确的是 A 在外电路和电源内部 正电荷都受到静电力的作用 所以能不断地定向移动形成电流B 静电力与非静电力都可以使电荷移动 所以本质上都是使电荷的电势能减少C 在电源内部 正电荷能从负极移动到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力D 静电力移动电荷做功电势能减少 非静电力移动电荷做功电势能增加 D 思路探究 1 静电力移动电荷时能量如何转化 答案 静电力移动电荷时 静电力做正功 电荷的电势能减少 即电能转化为其他形式的能 2 在电源内部 电场方向如何 答案 在电源内部 电场方向从电源正极指向电源负极 解析 在外电路 电荷是靠静电力作用而定向移动的 在电源内部电荷受到静电力和非静电力作用 其中非静电力为动力 静电力为阻力 非静电力做正功 把其他形式的能转化为电能 故选项D正确 误区警示静电力与非静电力做功的区别非静电力只在电源内部对电荷做功 将其他形式的能转化为电能 但静电力在整个闭合电路上都要做功 将电能转化为其他形式的能 在整个电路上 非静电力做的功与静电力做的功相等 教师备用 例1 1 多选 关于电源 下列说法中正确的是 A 不同大小的干电池具有相同的电动势B 在电源内部其他形式的能转化为电能C 在电源内部 电源依靠静电力搬移电荷D 电源就是产生电荷的装置 解析 电动势的大小由电源中非静电力的特性决定 与体积的大小无关 选项A正确 在电源内部依靠非静电力做功将其他形式的能转化为电能 选项B正确 C错误 电源能够不断移动电荷 但并不能产生电荷 选项D错误 AB 针对训练1 多选 关于电源和电动势 下列说法中正确的是 A 在电源内部把正电荷从负极移动到正极 非静电力做功 电势能增加B 对于给定的电源 移动正电荷非静电力做功越多 电动势就越大C 电动势越大 说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送所做的功越多D 电动势越大 说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多 解析 在电源内部把正电荷从负极移动到正极的过程中 非静电力做正功 静电力做负功 则正电荷的电势能增加 选项A正确 对于给定的电源 电动势已确定 与其他因素无关 选项B错误 由电动势的定义可知电动势越大 说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送所做的功越多 选项C正确 电动势与移送的电荷量无必然关系 选项D错误 AC 要点二 对电动势的理解 问题导引 日常生活中我们经常接触到各种各样的电源 如图所示的干电池 手机电池 它们有的标有 1 5V 字样 有的标有 3 7V 字样 如果把1C的正电荷从1 5V干电池的负极移到正极 电荷的电势能增加了多少 非静电力做了多少功 如果把1C的正电荷从3 7V的手机电池的负极移到正极呢 哪个电池做功本领大 答案 从1 5V干电池的负极移到正极 电势能增加了1 5J 非静电力做功1 5J 从3 7V手机电池的负极移到正极 电势能增加了3 7J 非静电力做功3 7J 3 7V手机电池做功本领大 要点归纳 1 电源的种类不同 非静电力做功本领不同 即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极 非静电力做功多少不同 电动势大小不同 2 电源内部电流的方向 由电源负极指向正极 例2 有一电动势为1 2V的计算器电池 若在电路中用1 2s时间移送2C的电荷量 则 1 电池把多少焦耳的其他形式的能转化为电能 2 非静电力做功的功率多大 思路探究 1 怎样计算电池把其他形式的能转化为电能的多少 2 怎样求非静电力做功的功率 解析 1 由W qE 2 1 2J 2 4J 故电池把2 4J的其他形式的能转化为电能 答案 1 2 4J 2 2W 规律方法电源和电路中都有能量的转化 功是能量转化的量度 静电力做功是消耗电能 而非静电力做功是将其他形式的能转化为电能 教师备用 变式 若用一电源对某一电阻供电 电路中的电流为2A 在10s内电源做功为180J 则电源的电动势为多少 答案 9V 例2 1 某品牌的MP3使用的电源是一节7号干电池 当它正常工作时 其工作电流为0 3A 某同学在一次使用该MP3时 若他用了10s 则这段时间内电池将多少化学能转化为电能 解析 已知工作电流I 0 3A 10s时间内通过电路的电荷量q It 0 3 10C 3C 7号干电池电动势为1 5V 则根据能量守恒定律 电池将化学能转化为电能的量等于非静电力移动电荷所做的功W qE 3 1 5J 4 5J 答案 4 5J 针对训练2 电动势为20V的电源向外供电 已知它在1min时间内移动120C的电荷量 则 1 这个回路中的电流是多大 2 电源提供了多少电能 3 非静电力做功的功率是多大 答案 1 2A 2 2400J 3 40W 教师参考 教材探究 抽水机抽水的过程与电源工作的过程类似 它们的工作图示如图所示 抽水机把处于低处的水池B中的水送到高处的水池A 而电源则把处于具有较小电势能的正电荷由电源负极移送到正极而具有较大的电势能 它们的工作有何类同 答案 抽水机依靠外力做功使水增加了重力势能 电源则依靠非静电力做功使电荷增加了电势能而获得电能 达标测评随堂演练 检测效果 1 下列关于电源和电源电动势的说法正确的是 A 电源是通过静电力把其他形式的能转化为电能的装置B 在电源内部正电荷从低电势处向高电势处移动C 电源电动势反映了电源内部静电力做功的本领D 把同一电源接在不同的电路中 电源的电动势也将变化 解析 电源内正电荷在非静电力下从低电势处 负极 移向高电势处 正极 把其他形式的能转化为电能 选项A错 B对 电源电动势反映电源内非静电力做功的本领 与是否接入电路或接到不同电路均无关 选项C D错 B 2 某柴油发电机工作时 电流为5A 经过2min时间 发电机产生电能为1 32 105J 则该发电机的电动势为 A 1100VB 550VC 220VD 110V C 3 2016南昌市二中月考 多选 以下说法中正确的是 A 电源的作用是维持导体两端的电压 使电路中有持续的电流B 在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力C 静电力与非静电力都可以使电荷移动 所以本质上都是使电荷的电势能减少D 静电力移动电荷做功电荷电势能减少 非静电力移动电荷做功电荷电势能增加 AD 解析 电源的作用是提供电压 使得自由电荷形成定向移动 形成电流 故选项A正确 在电源内部正电荷能从负极到正极 既有静电力作用 又有非静电力作用 故选项B错误 静电力移动电荷做功电荷电势能减少 非静电力移动电荷做功电荷电势能增加 故选项C错误 D正确 4 一架数码相机中的锂电池的电动势为3 6V 容量为1000mA h 若关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右 则每拍一张照片所消耗的电能约为J 若打开液晶屏时可拍摄照片150张左右 则每拍一张照片液晶屏消耗的电能约为J 答案 32 454 0 教师参考 课堂小结 谢谢观赏