eq \(\s\up7(),\s\d5(整體設計))


教學分析


電動勢是本章的一個難點。教科書明確提出了“非靜電力”的概念，讓學生從功和能的角度理解非靜電力，知道非靜電力在電路中所起的作用，并能從“非靜電力”做功的角度去理解電動勢的概念。


同時為了降低難度，教科書直接給出了電動勢的定義式，但只是說“電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功”，沒有用比值的方法嚴格定義。電源的內(nèi)阻在后面的閉合電路歐姆定律學習中很重要，本節(jié)作了一些鋪墊。


我們常說要讓學生經(jīng)歷科學過程，其形式是多種多樣的。學生可以通過討論或實驗認識新的規(guī)律，通過閱讀來了解前人的工作過程，跟著教師的思路一環(huán)套一環(huán)地接受新的概念等，這都是經(jīng)歷科學過程的不同形式。


教學目標


1．知道電源是將其他形式的能轉化成為電能的裝置。


2．了解電路中(電源外部和內(nèi)部)自由電荷定向移動過程中，靜電力和非靜電力做功與能量轉化的關系。


3．了解電源電動勢的基本含義，知道它的定義式。


4．理解電源內(nèi)電阻。


教學重點難點


電動勢概念的建立是重點也是難點。此套書多處對“通過做功研究能量”的思想都有闡述和鋪墊，此處再次運用這種功能關系的觀點來學習電動勢?？梢允箤W生對電源電動勢有深刻的理解，同時也很好地培養(yǎng)了學生的理性思維習慣。本節(jié)課從靜電力做功和非靜電力做功進行比較建立電動勢的概念。也為后面第7節(jié)閉合電路的歐姆定律學習作了鋪墊。


教學方法與手段


實驗演示、邏輯推理。在電壓和電動勢這兩個容易混淆的概念中通過靜電力做功和非靜電力做功進行比較教學，建立新的概念。


eq \(\s\up7(),\s\d5(課前準備))


教學媒體


金屬板、酸溶液、靈敏電流計、多種型號的干電池、學生電源、導線、電鍵、小燈泡、投影儀。


知識準備


1．課前復習：電勢差的定義式：U＝eq \f(W,q)。


2．課前說明：在金屬導體中，能夠自由移動的電荷是自由電子，由于它們帶負電荷，電子向某一方向的定向移動相當于正電荷向相反方向的定向移動。為了方便本節(jié)按照正電荷移動的說法進行討論。


eq \(\s\up7(),\s\d5(教學過程))


導入新課


[事件1]


教學任務：承接上一節(jié)課的知識，導入新課。


師生活動：


由上一節(jié)“電源和電流”知道，電路中之所以能有持續(xù)的電流，是因為在電源兩極聚集了大量的正負電荷，導線中存在著電場，導線中的電荷在電場力作用下從正極向負極運動。


同時一個新的問題提出，電源的兩極聚集了大量的正負電荷，在電源內(nèi)部也應該有電場。那么，在電源內(nèi)部電荷是如何運動到兩極的呢？對于電源我們能知道一些什么呢？這一節(jié)就來研究電源。(投影展示圖1。)





圖1





提出問題，引發(fā)討論。


學生討論：


電源內(nèi)部電荷是如何運動到兩極的呢？


結論：


電源內(nèi)部應該還有除了電場力之外的其他力。





推進新課


[事件2]


教學任務：提出電源中“非靜電力”的概念。


師生活動：


推理：在導線中，電荷在電場力作用下由電源的正極移動到電源的負極，在電源內(nèi)部就要不斷地有電荷由負極移動到正極(假設移動的電荷是正電荷)，而電源內(nèi)部也有從正極指向負極的電場，所以就要有除靜電場力之外的“非靜電力”來搬運電荷。


【演示】利用化學電源進行演示實驗，讓學生觀察到“金屬板插入酸溶液中，板與溶液之間出現(xiàn)電勢差，而且電源的極性與電場力移動電荷的方向相反”。


通過實驗，學生不難得出“由化學反應提供非靜電力”的結論。


學生討論：





圖2








發(fā)電機是通過什么作用提供“非靜電力”的。


結論：


電源提供“非靜電力”將電荷由負極搬運到正極，滿足形成持續(xù)電流的需要。(投影展示圖2)


[事件3]


教學任務：非靜電力做功將其他形式的能轉化成電勢能。


師生活動：


在電源內(nèi)部，“非靜電力”克服電場力做功，使電源儲存了電勢能。


通過上面的鋪墊讓學生組織語言描述電源是一個什么樣的裝置。(培養(yǎng)學生用物理語言進行表述的能力)


結論：


電源是通過非靜電力做功將其他形式的能轉化為電勢能的裝置。


[事件1]、[事件2]、[事件3]整體體現(xiàn)了探究性學習的學習過程——提出問題、提出假設、實驗驗證、得出結論。


[事件4]


教學任務：分清內(nèi)外電路，明確整個回路中能量轉化的情況。


師生活動：


【演示】


連接如圖3，閉合開關，燈泡亮。





圖3


觀察與描述：


學生觀察實驗，描述整個回路中的能量轉化情況。


總結與歸納：學生歸納實驗結論，其他學生補充完善。


整個電路由內(nèi)、外兩部分組成，外電路指從電源正極經(jīng)過導線、用電器再回到電源負極的那部分電路，在外電路中正電荷是從電源正極向負極運動，而內(nèi)電路是指電源內(nèi)部的那部分電路，正電荷在內(nèi)電路中是從負極向正極運動。


在外電路中電能轉化為其他形式的能；在內(nèi)電路中其他形式的能轉化為電能。


[事件5]


教學任務：靜電力做功和非靜電力做功的比較。


(1)外電路要有持續(xù)的電流，就必須提供恒定的電壓。在這個恒定的電壓的作用下，電場力做功將電能轉化為其他形式的能。電壓U等于電場力做功W靜電力與移動電荷q的比值。


U＝eq \f(W靜電力,q)


即如果是靜電力做功，電勢能減少，移送單位正電荷減少的電勢能就是電壓。


(2)在內(nèi)電路中(電源)“非靜電力”做功搬運電荷，為外電路提供電壓。電源這種為外電路提供電壓的本領我們就叫它電動勢。與電壓U等于電場力做功W靜電力與移動電荷q的比值相對應，電動勢E等于非靜電力做功W非靜電力與移動電荷q的比值。


E＝eq \f(W非靜電力,q)


即如果是非靜電力做功，電勢能增加，將單位正電荷從電源的負極移動到正極所增加的電勢能就是電動勢。


[事件6]


教學任務：建立電動勢的概念。


根據(jù)[事件5]讓學生總結電動勢的定義，然后老師歸納如下：


電動勢的定義：電動勢是一個表征電源特征的物理量，是電源將其他形式的能轉化為電能的本領，在數(shù)值上，等于非靜電力將單位正電荷從電源的負極通過電源內(nèi)部移送到正極時所做的功。


用公式推導出電動勢的單位。


單位：從公式來看與電壓的單位相同，是伏特(V)。


電動勢的物理意義：在電源內(nèi)部，電動勢等于非靜電力把單位正電荷從負極移送到正極時所做的功。


電動勢與電源中非靜電力的特性有關，跟電源的體積無關，也跟外電路無關。


[事件5]和[事件6]的分析為第7節(jié)閉合電路的歐姆定律推導作了充分的鋪墊。


觀察并討論：


展示不同型號的干電池，每節(jié)干電池都標記著1.5 V的電動勢。


結論：電動勢是電源特性，是一個不變的物理量。


[事件7]


教學任務：電源的內(nèi)阻。


電源內(nèi)部(內(nèi)電路)也是由導體組成，所以也有電阻，這個電阻叫做電源的內(nèi)電阻。


內(nèi)阻和電動勢都是電源的重要參數(shù)。


[事件7]的講授比較簡單。只要將結論給學生即可。


[事件8]


教學任務：課堂鞏固練習。


例1下面是對電源電動勢概念的認識，你認為正確的是( )


A．同一電源接入不同的電路，電動勢就會發(fā)生變化


B．1號干電池比7號干電池大，但電動勢相同


C．電源電動勢表征了電源把其他形式的能轉化為電能的本領，電源把其他形式的能轉化為電能越多，電動勢就越大


D．電動勢、電壓和電勢差雖名稱不同，但物理意義相同，所以單位也相同


解析：題目中A、B項考查了“電動勢是表征電源特性的物理量”這個結論。C項考查了用能量的觀點對電動勢的理解。D項考查了電動勢和電壓的區(qū)別。


答案：B


例2下圖是兩個電池外殼上的說明文字。





上述進口電池的電動勢是______ V。上述國產(chǎn)電池最多可放出______ mA·h的電荷量；若該電池平均工作電流為0.03 A，則最多可使用______ h。


解答：(1)1.2 600 20


eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(課堂小結))


[事件9]


教學任務：引導學生用已有的知識通過邏輯推理，建立新的概念。


本節(jié)課以電源作為我們的研究對象。通過能量轉化的概念建立了電動勢的概念。


eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(布置作業(yè)))


1．復習本節(jié)教材。


2．完成課本課后問題與練習。


eq \(\s\up7(),\s\d5(板書設計))








2 電動勢


一、非靜電力：電源內(nèi)部搬運正電荷由負極到正極的力。


電源提供“非靜電力”將電荷由負極搬運到正極，滿足形成持續(xù)電流的需要。


二、非靜電力做功將其他形式的能轉化成電勢能。


在外電路中電能轉化為其他形式的能；在內(nèi)電路中其他形式的能轉化為電能。


電源是通過非靜電力做功將其他形式的能轉化為電勢能的裝置。


三、電動勢的概念。


電動勢的定義：電動勢是一個表征電源特征的物理量，是電源將其他形式的能轉化為電能的本領，在數(shù)值上，等于非靜電力將單位正電荷從電源的負極通過電源內(nèi)部移送到正極時所做的功。


公式：E＝eq \f(W非靜電力,q)


單位：伏特(V)


電動勢的物理意義：在電源內(nèi)部，電動勢等于非靜電力把單位正電荷從負極移送到正極時所做的功。


四、電源的內(nèi)阻


電源內(nèi)部(內(nèi)電路)也是由導體組成，所以也有電阻，這個電阻叫做電源的內(nèi)電阻。


eq \(\s\up7(),\s\d5(設計說明))


“電動勢”的概念是教學中的一個難點，它難在概念的本身比較抽象，而且在講述中又引入一個“非靜電力”，學生學習時感到十分空洞。所以從“化抽象為具體”的角度來突破難點，使學生認識電動勢是表征電源特性的一個重要的物理量。在教學中可以采用以下一些方法：第一，利用化學電源進行演示實驗，讓學生觀察到“金屬板插入酸溶液中，板與溶液之間出現(xiàn)電勢差，而且電源的極性與電場力移動電荷的方向相反”這一事實。從而對化學電池中存在“其他形式的能(化學能)轉化成電能”這一論斷表示信服。第二，從能量守恒定律分析以化學電池為電源構成的閉合電路中發(fā)生的能量轉化過程，闡述電源內(nèi)部存在靜電力及非靜電力做功的必然性。在此基礎上提出電源的電動勢就是表明電源內(nèi)部非靜電力移動電荷做功，把其他形式的能轉化為電能的本領的物理量。第三，運用電動勢的概念來分析一些具體問題，這樣學生對電動勢的概念就不會感到空洞難懂了。


eq \(\s\up7(),\s\d5(備課資料))


化學電池的原理


在化學電池中，化學能直接轉變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進行氧化、還原等化學反應的結果，這種反應分別在兩個電極上進行。負極活性物質(zhì)由電位較負并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳氫化合物等。正極活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成，如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物，氧或空氣，鹵素及其鹽類，含氧酸及其鹽類等。電解質(zhì)則是具有良好離子導電性的材料，如酸、堿、鹽的水溶液，有機或無機非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。當外電路斷開時，兩極之間雖然有電壓，但沒有電流，存儲在電池中的化學能并不轉換為電能。當外電路閉合時，在兩電極電壓的作用下即有電流流過外電路。





某型號進口電池
某型號國產(chǎn)電池
eq \a\vs4\al( RECHARGEABLE,1.2 V 500 mA·h,STANDARD,CHARGE,15h at 50 mA)


Cd
GNY0.6(KRAA)


1.2 V 600 mA·h


RECHARGEABLE


STANDARD CHARGE


15 h at 60 mA

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