物理 电动势》教案人教版选修31文档格式.docx
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(三).情感、态度和价值观:
1.体验由具体到抽象的探究思维模式,培养学生严谨的科学态度,体会正确地获取知识的方法.
2.了解生活中电池,感受现代科技的不断进步.
教学重点难点
重点:
电动势的的概念
难点:
对电源内部非静电力做功的理解
教学策略与手段
探究、讲授、讨论、练习
教学器材
各种型号的电池,电压表,多媒体辅助教学设备
设计思想:
本节课采用实验探究、理论探究、类比探究、习题探究相结合的方法来学习“电动势”。
先观察电源引出电动势,让学生从感性到理性逐步探究;
通过定义电动势来落实本课的目标;
通过理解电动势来强化目标;
最后感受生活中电池,扩大学生视野激发学生兴趣。
教学流程
教学流程:
一、引出电动势
教师:
学生观察桌面上电池,看有哪些标志?
学生观察,选出代表回答:
电池上有很多参数:
容量,电压1.5V等
这里的1.5V指的是什么呢?
学生思考,选出代表回答:
电源两极间的电压。
真的是这样吗?
我们能验证我们的猜想吗?
学生验证,选出代表回答:
用电压表测出电池两端电压看是否与电池上标出来的值相同。
学生测量后回答:
是电源两极间的电压。
电源两极间的电压怎么形成的呢?
为了方便我们按正电荷移动的说法来进行讨论。
出示一幅图。
引导学生推理分析。
电键没有闭合,正极板的正电荷受静电力方向?
学生讨论。
学生:
从正极指向负极。
正电荷为什么没有经电源内部跑到负极板去呢?
学生思考。
教师类比引导:
把一个球举高。
小球在重力作用下为什么没有掉下来呢?
手给小球一个向上的力,这个力与重力平衡。
在电源内的正电荷为什么没有经电源内部跑到负极板去呢?
除静电力外,一定受到其它力的作用。
不同的电源这个力性质不同,但它们的效果一样,我们称之为非静电力。
结论:
电源内部有非静电力。
出示一个连好的闭合电路。
正电荷怎么运动?
正电荷不断经灯泡流向负极。
正电荷在电源内怎么运动呢?
从负极向正极运动。
正电荷为什么能够从负极向正极运动?
是什么力量使正电荷从电源负极经电源内部到正极呢?
非静电力。
能否举些类似的例子,形象说明上面的过程?
在电场力作用下正电荷从高电势流向低电势,这一点同水流一样。
水池A中的水流入水池B中,怎么做使水长时间循环流动呢?
加一装置:
抽水机
抽水机提供一种力,克服水的重力做功,将其他形式的能转化为水的重力势能。
水抽象成球再变成正电荷引导学生分析。
球能自发的上去吗?
黑箱内有什么?
学生思考回答:
不能,有类似抽水机的装置。
无论是怎样的装置,这个装置应能克服重力对小球做功。
如流动的是正电荷呢?
这个装置是电源。
在电源内非静电力对正电荷做了什么功,静电力呢?
非静电力对正电荷做了正功,静电力做负功。
非静电力对正电荷做了正功,电势能变大还是变小?
正电荷的电势能增加了。
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
电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置。
类比上面的说法灯泡是一个什么样的装置呢?
通过电场力做功把电能转化为其它形式能的装置。
灯泡的的额定电压是220V、功率为40W,从能量转化角度探究参数含义。
40W反映把电能转化为其它形式能快慢的。
教师引导:
把220V表示成功能的形式。
W=qU。
1C正电荷经过220V的电压,电场力做了多少功?
学生回答:
电场力做了220J功,把220J电能转化为其它形式的能。
怎么分析就可以知道220V能量转化角度的含义?
比较分析。
怎么比较?
比较的对象应条件相同。
不同电压下移动相同电荷。
电压是反映静电力把电能转化为其它形式能本领的物理量。
教师列出表格,让学生填表。
装置
能量转换
移动对象
量度
描述转化快慢
转化本领
用电器
(灯泡)
电能转化为其它形式能
电荷
静电力功
W=qU
功率
W/t
电压
U=W/q
电源
其它形式能转化为电能
非静电力功
W=q?
二、定义电动势
额定电压不同的用电器把电能转化为其它形式能本领不同,不同的电源这种能力也应不尽相同。
类比思考给电源定义一个物理量,这个物理量能反映电源把其他形式的能转化为电能本领。
非静电力做的功与移送电量的比值。
还能叫电压吗?
不能,电压对应的是静电力功,而这里是非静力功。
我们把这个概念叫做电动势。
定义还可以怎么说?
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。
公式:
E=W/q
三、理解电动势
1、电动势的单位。
电动势的单位是什么?
V
2、电动势的物理意义。
电动势的物理意义?
电动势是一个表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。
电源电动势越大,电源对单位电荷做的功越多,使单位电荷获得的电能就越多,即电源把其他形式的能转化为电能的本领就越强。
本领强是否说明电源把其它形式的能转化成电能快呢?
转化快慢是用功率描述,P=W/t。
3、影响电动势因素。
刚才定义电动势的方法是用的什么方法定义物理量的?
比值法。
看桌面上大小不同干电池的标志,注意电压值有什么发现?
学生观察后回答:
都是1.5V
就此你能得出什么结论呢?
电动势跟电源的体积无关。
电动势与非静电力做的功、移送的电量有关吗?
U=W/q,1C、2C正电荷经过220V的电压电场力做多少功?
电压与静电力做的功、移送的电量有关吗?
没有关系。
电动势也与非静电力做的功、移送的电量无关。
关于这一点我们将在以后的课进行实验探讨。
影响因素:
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。
与非静电力做的功、移送的电量无关。
4、电动势是标量
电动势是标量。
为研究方便我们通常规定电动势方向从电源的负极指向正极。
5、电动势与电势差的关系:
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?
概念
联系的力
能的角度
表征
单位
电势差
静电力
量度电能化为其它形式能转
电场的性质
伏
电动势
非静电力
量度其它形式能转化为电能
电源的性质
6、实例探究
(1)、对电源电动势的理解
【例1】下列关于电源的说法,正确的是(BD)
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。
(2)、对电动势定义式的应用
【例2】铅蓄电池的电动势为2V,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20s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,20s时间内通过的电荷量为q1=I1t=2C,
对于干电池的电路,20s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
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。
四、生活中电池。
电动势是电池的重要参数,电源还有其它参数。
电源内部也是由导体组成的,所以也是有电阻的,这个电阻叫做电源的内阻。
同学们看书回答:
电池的容量是什么意思?
学生看书后回答:
电池放电时能输出的总电荷量,通常以安培小时(A·
h)或毫安小时(mA·
h)做单位。
总电荷量与总能量的关系?
总电荷量乘以电动势就是电源贮存的总能量。
大电池与小电池的区别在哪儿?
所用材料量不一样,贮存的能量不同。
五、总结
通过这节课的学习,我们理解电动势的的概念及定义,也理解了电动势与电势差的关系,但对于电动势与电源两端电压有怎样的关系还不清楚,请同学们课后思考,如何探究它们的关系。
教学反思:
1.电动势这一概念非常抽象,但通过生活中的实例并结合类比法,学生对电源的作用以及电动势概念的理解就没有问题。
2.思维方法是解决问题的灵魂,是物理学的根本。
我们在知识传递的过程中关键是要让学生自己理解﹑建立知识结构。
通过引导的方式培养学生发现问题﹑提出问题﹑分析问题﹑解决问题的能力。
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