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高中物理人教版 (新课标)选修32 电动势教学设计
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这是一份高中物理人教版 (新课标)选修32 电动势教学设计，共7页。
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
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。
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人教版 (新课标)2 电动势教案设计： 这是一份人教版 (新课标)2 电动势教案设计，共15页。教案主要包含了智能显示，同步题库等内容，欢迎下载使用。
