2019-2020年人教版高中物理选修3-1 第二章 第2节 电动势 教案1.doc

2019-2020年人教版高中物理选修3-1 第二章 第2节 电动势 教案1三维目标知识与技能1理解电动势的的概念及定义式，知道电动势是表征电源特性的物理量；2从能量转化的角度理解电动势的物理意义。过程与方法1通过类比的方法使学生加深对电源及电动势概念的理解；2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。 情感态度与价值观了解生活中使用的电池，感受现代科技的不断进步。教学重点对电动势概念的理解，对电动势的定义式的应用。教学难点电池内部能量的转化和对电源内部非静电力做功的理解。教学方法探究、讲授、讨论、练习教具各种型号的电池，手摇发电机，多媒体辅助教学设备。新课导入新课教学引导学生回顾上节课学习的“电源”的概念。并回答电源的作用是什么？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。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。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。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？新课教学一、电路中的能量转化在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子。由于它们带负电，电子向某一方向的定向移动相当于正电荷向相反方向的移动。为了方便，下面我们按正电荷移动的说法进行讨论。如图所示，用导线将电源连成最简单的电路，电路由哪几部分组成？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内电路与外电路电路由两部分组成，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。在外电路中，正电荷由电源正极流向负极。电源之所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极。由于正、负极总保持一定数量的正、负电荷，所以电源外部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。2外电路中的能量转化正电荷在导线中定向运动，电场力做什么功？电势能如何变化？电场力做正功；电势能减少。电荷定向运动的速率是不变的，能量还守恒吗？该怎样理解？能量守恒。定向移动的电荷与不能移动的电荷相互碰撞，在定向运动过程中受到阻力作用，定向移动的电荷要不断克服阻力做功，其动能向热能转化。总结：在电源外部，电场力对自由电荷做正功，电能转化为其他形式的能，这个过程中消耗了电能。在外电路中，电场力做正功，电能转化为其他形式的能。3内电路中的能量转化外电路中消耗的电能是哪里来的呢？电源把其他形式能转化为电能。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。在电源内部也存在恒定的电场，电场方向也是从正极指向负极。根据电荷守恒定律，电源必须把正电荷不断地从负极搬运到正极，正电荷必须克服电场力做功，这就需要有“非静电力”作用于正电荷，这个“非静电力”是电源提供的。也就是说，电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，这种非静电力在做功，使电荷的电势能增加。在内电路中，非静电力做功，把其它形式的能转化为电能。4电源出示干电池、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。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。举例：手电筒、家用照明电灯、汽车上的照明电灯等，亮度不同。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。二、电动势电源移动电荷，增加电荷的电势能，这与抽水机抽水增加水的重力势能很相似。不同的抽水机工作时，水能够被举起的高度有所不同，即单位质量的水所增加的重力势能不同。与此类似，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不同。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。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。非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。非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。把一定数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，在某些电源中非静电力做较多的功，电荷的电势能增加得比较多；而在另一些电源中，非静电力对同样多的电荷只做较少的功，电势能增加得比较少。物理学中用电动势来表明电源的这种特性。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。1定义在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。2公式用E表示电动势，则：（量度式）式中W，q的单位分别是焦耳（J）、库仑（C）。3单位电动势E的单位与电势、电势差的单位相同，是伏特（V）。4物理意义表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。5说明（1）电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。（2）电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。（3）电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。三、电源（池）的几个重要参数1电动势（E）它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。2内阻（r）电源内部的电阻。3容量电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：Ah，mAh。注意：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。小结通过本节课的学习，我们了解了电路中的能量转化过程，电源都具有把其它形式的能转化为电能的本领，引入了电动势的概念来表征电源的这个本领。用比值的方法建立了电动势的概念，掌握了电动势的定义公式、单位及其物理意义。明确了反映电源的几个重要的参数。布置作业教材第45页“问题与练习”。【科学漫步】生活中的电池（见教材第4445页）。【做一做】调查常用可充电电池（见教材第45页）。