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2019-2020年高中物理 恒定電流2.2電動勢教案 魯科版選修3-1 課 題 2.2電動勢 課 型 新授課（ 課時） 教 學(xué) 目 標 （一）知識與技能 理解電動勢的概念，掌握電動勢的定義式。 （二）過程與方法 通過本節(jié)課教學(xué)，使學(xué)生了解電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化過程，加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 了解生活中的電池，感受現(xiàn)代科技的不斷進步。 教學(xué)重點、難點 電動勢的概念，對電動勢的定義式的應(yīng)用。 電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化；電動勢概念的理解。 教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí) 教 學(xué) 手 段 各種型號的電池，手搖發(fā)電機，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備 教學(xué)活動 （一）引入新課 教師：引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的“電源”的概念。 在教材圖2.1-2中電源的作用是什么？ 教師：（投影）（如圖所示） 學(xué)生思考，選出代表回答：電源能夠不斷地將電子從A搬運到B，從而使A、B之間保持一定的電勢差；電源能夠使電路中保持持續(xù)電流。 教師：電源P在把電子從A搬運到B的過程中，電子的電勢能如何變化？從另一個角度看，電源又發(fā)揮了怎樣的作用？ 學(xué)生思考，選出代表回答：電子的電勢能增加了。電源為電路提供了電能。 教師：自然界中的能量是守恒的，電源為電路提供了電能，必然會有其他形式的能量減少，從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度，你認為電源是個怎樣的裝置呢？ 學(xué)生思考，選出代表回答：電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 過度：電源又是如何把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的呢？不同的電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)一樣嗎？這個本領(lǐng)用什么來描述呢？ （二）進行新課 1、電源 教師：（投影）教材圖2.2-1（如圖所示） 教師：（1）用導(dǎo)線將電源連成最簡單的電路，電路由哪幾部分組成？ （2）導(dǎo)線中的電場是什么電場？電流是怎樣形成的？特點如何？為什么？ 學(xué)生思考，選出代表回答：（1）電路由兩部分組成，電源外部能看得見的部分，稱為外電路；電源內(nèi)部看不見的部分，稱為內(nèi)電路。 （2）導(dǎo)線中的電場是恒定電場。導(dǎo)線中的自由電子在電場力的作用下從電源正極向負極定向運動，形成電流。導(dǎo)線中的電流是恒定電流，因為導(dǎo)線中的電場是恒定電場，所以電子定向運動的速率是不變的，電流大小恒定。 教師：自由電子在導(dǎo)線中定向運動，電場力做什么功？電子的電勢能如何變化？ 學(xué)生：正功；減少。 教師：自由電子定向運動的速率是不變的，能量還守恒嗎？該怎樣理解？ 學(xué)生：守恒。自由電子與帶正電的離子相互碰撞，在定向運動過程中受到阻力作用，電子要不斷克服阻力做功，其動能向熱能轉(zhuǎn)化。 教師總結(jié)：大家說的對，概括地說，在電源外部，電場力對自由電子做正功，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能，這個過程中消耗了電能。這些電能又是哪里來的呢？ 學(xué)生：電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能。 教師：根據(jù)前面的分析，大家討論一下，電源是如何把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的呢？ 學(xué)生思考，分組討論，選出代表回答。 點評：給學(xué)生創(chuàng)造思考、探究的空間，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生交流合作的品質(zhì)。通過學(xué)生的回答，培養(yǎng)表達能力。 學(xué)生代表回答：在電源內(nèi)部也存在電場，電場方向也是從正極指向負極。根據(jù)電荷守恒定律，電源必須把自由電子不斷地從正極搬運到負極，自由電子必須克服電場力做功，這就需要有“非靜電力”作用于電子。這個“非靜電力”是電源提供的。也就是說，電源通過非靜電力做功，使電荷的電勢能增加了。 教師點評、總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生建立起電源的概念：電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 教師：出示干電池、手搖發(fā)電機，提出問題：干電池、手搖發(fā)電機都可以做電源，這些電源中的非靜電力相同嗎？所起的作用相同嗎？談?wù)勀愕目捶ā? 學(xué)生思考，分組討論，選出代表回答。 干電池中的非靜電力是化學(xué)作用，手搖發(fā)電機的非靜電力是電磁作用，前者把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，后者把機械能轉(zhuǎn)化為電能。非靜電力雖然不同，但從能量轉(zhuǎn)化的角度看，他們所起的作用是相同的，都是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能。 點評：再次加深學(xué)生對概念的理解。 教師：電源有好多種，他們在把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)相同嗎？舉例說明。 學(xué)生舉例：手電筒、家用照明電燈、汽車上的照明電燈等，亮度不同。 教師：在物理學(xué)上，該如何描述電源的這種本領(lǐng)呢？（承上啟下，過渡到下一問題） 2、電動勢 教師：引導(dǎo)學(xué)生從靜電力對電荷做功，電荷電勢能增加的角度建立起電動勢的概念。 思考問題：是不是靜電力對電荷做的功越多，靜電力做功的本領(lǐng)越大？該如何描述靜電力做功的本領(lǐng)？ 學(xué)生思考，分組討論，選出代表回答。 靜電力對電荷做功的多少與電荷的數(shù)量有關(guān)，不能用做功多少來反映做功的本領(lǐng)。 靜電力把相同數(shù)量的電荷從電源的一個極搬運到另一極，做功越多，電荷獲得的電勢能就越多，可以用靜電力做功與電荷量的比值來反映靜電力做功的本領(lǐng)。 教師：電動勢也是用比值定義的物理量，請把電動勢的定義完整地說出來。并寫出電動勢的定義式。說明給物理量符號的意義和單位。 學(xué)生思考，得出電動勢的定義，并寫出電動勢的定義式。 如果電源移送電荷q時非靜電力所做的功為W，那么W與q的比值，叫做電源的電動勢。用E表示電動勢，則： 式中W，q的單位分別是焦耳（J）、庫侖（C）；電動勢E的單位與電勢、電勢差的單位相同，是伏特（V）。 電動勢由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積無關(guān)，也跟外電路無關(guān)。 教師：電動勢E的單位與電勢、電勢差的單位相同，電動勢和電勢差的物理意義有何不同呢？ 學(xué)生思考，分組討論，選出代表回答。 電動勢：。W表示正電荷從負極移到正極所消耗的化學(xué)能（或其它形式能）， E表示移動單位正電荷消耗化學(xué)能（或其它形式能），反映電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)）。 電壓：。W表示正電荷在電場力作用下從一點移到另一點所消耗的電勢能，電壓表示移動單位正電荷消耗的電勢能。反映把電勢能轉(zhuǎn)化為其它形式能的本領(lǐng)。 電動勢表征電源的性質(zhì)，電勢差表征電場的性質(zhì)。 教師指出：電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，也存在電阻。這個電阻叫做電源的內(nèi)阻，大小由電源自身特點決定。內(nèi)阻和電動勢都是反映電源特性的物理量。 （三）課堂總結(jié)、點評 教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。 點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。 （四）實例探究 ☆對電源電動勢的理解 【例1】下列關(guān)于電源的說法，正確的是（ ） A．電源向外提供的電能越多，表示電動勢越大。 B．電動勢在數(shù)值上等于電源將單位正電荷從負極移送到正極時，非靜電力所做的功 C．電源的電動勢與外電路有關(guān)，外電路電阻越大，電動勢就越大 D．電動勢越大的電源，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大 分析 電源向外提供的電能除與電動勢有關(guān)外，還與輸出的電流、通電的時間有關(guān)。所以電源向外提供的電能多，并不意味著電源的電動勢一定大。譬如，一個電動勢較小的電源，如果長時間向外供電，照樣可以提供較多的電能；一個電動勢較大的電源，如果沒有工作，即沒對外供電，則它根本不向外提供電能。故選項A的說法錯誤。 選項B的說法是正確的。在此應(yīng)注意“單位正電荷”和“非靜電力”這兩個關(guān)鍵詞?！耙扑蛦挝徽姾伤龅墓Α奔匆馕吨碚鞯氖请娫吹霓D(zhuǎn)化“本領(lǐng)”，“移送電荷所做的功”意味著電源的“貢獻”。從這里可以看出“本領(lǐng)’與“貢獻”的區(qū)別。我們說電動勢表征的是電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的“本領(lǐng)”，而并未說電動勢表征電源對外提供電能的“貢獻”?！胺庆o電力”顧名思義就是靜電力之外的力，如化學(xué)作用的力、電磁作用的力等，電源正是通過“非靜電力”做功，實現(xiàn)了將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。 電源的電動勢決定于電源自身的性質(zhì)，與有無外電路及外電路的情況無關(guān)。選項C錯誤。 電動勢反映電源把其他能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小，電動勢越大，移動同樣電量的電荷非靜電力做功越多，轉(zhuǎn)化成的電能越多。D正確。 答案BD ☆對電動勢定義式的應(yīng)用 【例2】鉛蓄電池的電動勢為2 V，一節(jié)干電池的電動勢為1.5V，將鉛蓄電池和干電池分別接入電路，兩個電路中的電流分別為0.1A和0.2A。試求兩個電路都工作20 s時間，電源所消耗的化學(xué)能分別為多少？哪一個電源把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大？ 解析：對于鉛蓄電池的電路，20 s時間內(nèi)通過的電荷量為q1=I1t=2 C， 對于干電池的電路，20 s時間內(nèi)通過的電荷量為q2=I2t=4C， 由電動勢的定義式得電源消耗的化學(xué)能分別為 J J 電動勢反映電源把其他能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小，電動勢越大，電源本領(lǐng)越大。故鉛蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大。 學(xué) 生 活 動 作 業(yè) 1、課下閱讀課本第44頁閱讀材料《生活中的電池》 2、課下閱讀課本第45頁“做一做”，各學(xué)習(xí)小組對常用可充電電池進行調(diào)查，形成書面材料，同學(xué)之間進行交流。 3、完成P46“問題與練習(xí)”第1、2、3題。 板 書 設(shè) 計 教 學(xué) 后 記