高中物理电动势教学设计

物理选修3-1第二章恒定电流第2节电动势山东省滕州市教学研究室赵西耕1第2节电动势（教学设计）一、设计思想人类的探知欲是科学发展的源动力，新课程强调“通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神”。“电动势”是电学中一个重要的概念，又是中学物理教学中很突出的难点。它贯穿“恒定电流”“电磁感应”“交变流电”三个章节，在中学物理中占有重要地位。在常规教学中，一般是用“电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的，为了表征电源的这种特性，物理学中引入电动势的概念”的表述把电动势的概念直接呈现给学生。本节课采用实验探究的方法来学习“电动势”。通过对电池的研究，了解电源电动势是反映电源将其它形式的能转化为电势能本领的物理量。再通过灯泡发光实验的探索，了解电源的内阻。在教学中引导学生充分运用已有的旧知识和方法展开探索，促进学生在实践中经历科学探索的过程，实现自主发展。二、《课标》要求、教学内容及教学对象的大体分析1．高中物理《课标》在这里的要求是：“知道电源电动势和内阻”。2．本节课是参考各种版本教材进行设计的。在此之前，学生已经学过电场、简单电路、功能关系等知识，并且对类比法、比值定义法有了一定的认识。三、教学目标1．知识与技能知道电源的电动势和内阻。2．过程与方法（1）通过类比法，了解电源内部的非静电力和非静电力做功。（2）通过实验探究的方法，了解电动势是反映电源将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，了解电源内部存在内阻。3．情感、态度与价值观（1）通过对物理学史的了解，使学生感受到人文情怀。（2）通过对电池种类的了解，使物理贴近学生生活、联系社会实际。（3）通过实验和探索，促进学生积极参与，勤于思考，提高学生的科学素养。四、教学重点、难点1．重点：了解电源电动势和内阻2．难点（1）电动势和非静电力这两个概念的引入。（2）如何了解电源内部还有内阻。五、难点突破方法为了突破第一个难点，本课采用了类比法，通过玩具中的小球在滑道中的循环运动来引导学生推测出电源内部的非静电力，以及非静电力的做功情况，然后从功能关系阐释能量的转化，说明电源的作用；通过比较不同电源将其它形式的能转化为电势能本领的大小不同，引入电动势的概念。为了突破第二个难点，巧妙地设计了三个对比实验，电动势为1.5V的干电池能使小灯泡发光，一个电动势小于1.5V的水果电池不能使小灯泡发光；而串联起来的苹果电池和桔子电池，电动势虽然达到1.5V以上，但也不能使小灯泡发光，从而激起学生的认知冲突，让学生自主探索出电源里面有内阻。2六、实验器材分组实验：苹果和桔子各一个铜片和锌片各两片数字电表一块1号干电池一节（带电池盒）小灯泡（带灯座）导线三根演示实验：电容器和电池分别对小灯泡供电对比实验演示装置一套小熊搬球玩具一套化学能向电势能演示实验装置一套数字电表一块手摇发电机太阳能电池供电的向日葵花摇动玩具一件100W灯泡（带灯座和线）插线4根七、教学过程引入展示伏打画像以及伏打电堆示意图，介绍伏打和他制成的电池——伏打电堆，以及伏打发明伏打电堆的意义。展示古巴格达人制作的原电池的复原图片以及剖面图，介绍发现古巴格达人制作的原电池的过程，以及研究表明这种原电池每个可以提供的电压和推测出的古巴格达人对它的应用。老师提出要求：早在200多年前的伏打和远在2000多年前的古巴格达人就能制作出原始的电池，同学们想不想也做一个？开拓学生视野并激发学生制作水果电池的欲望。一、电源的作用学生实验Ⅰ制作水果电池（1）将铜片和锌片分别插入苹果中（铜片为苹果电池的正极，锌片为苹果电池的负极）；（2）将数字电表量程选择开关拨至直流电压20V档，打开电源（按下POWER键）；（3）分别用红色鳄鱼夹夹住铜片，黑色鳄鱼夹夹住锌片；（4）读出数字电表的示数，即苹果电池两极间的电压为V。（5）将另一组铜片和锌片分别插入桔子中；测量桔子电池两极间的电压为V。（学生做，老师巡视。学生做完后，汇报在不接用电器的情况下，测量出的苹果电池和桔子电池两极间的电压值）老师提出问题：水果电池和我们日常所用的干电池一样，两极之间存在电势差，上一章学习的电容器充电以后两极板之间也存在电势差，如果把电容器和电池分别接入电路，会产生什么不同的现象呢？演示实验Ⅰ（1）先给电容器充电，然后用电容器给发光二极管供电，发光二极管亮一下后即熄灭。（2）用电池组给发光二极管供电，发光二极管能持续发光。（让学生解释产生以上两种现象的原因）演示实验Ⅱ：让小球在玩具的滑道中循环运动，模拟正电荷在电路中的运动。类比两个装置的相似之处，填写导学案上的表格并得出电源的作用。用生活中常见的苹果、桔子制作原电池，一方面降低了常规原电池实验中使用稀硫酸的危险性，另一方面又使物理实验生活化，让学生感受到我们生活在物理的世界中。3一、电源的作用1．电源的作用：提供的非静电力在电源内部不断的将正电荷从负极搬运到正极，使电源正、负极之间保持一个恒定的电势差，并通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能。演示实验III：（1）将铜片和锌片插在电池槽中，用数字电表测量铜片和锌片之间的电压，电压为零。将稀硫酸缓缓倒入电池槽，此时电池槽中发生了化学反应，再次用数字电表测量铜片和锌片之间的电压，发现铜片和锌片之间存在一个不小的电压。通过这个实验说明原电池、水果电池、干电池等是通过化学作用将化学能转化为电势能。（2）摇动手摇发电机能让小灯泡发光，说明发电机是通过电磁作用将机械能转化为电势能。（3）用强光照射向日葵花摇动玩具（用太阳能电池供电），日葵花摇动玩具的叶片和花摆动的幅度变大，说明太阳能电池是通过光的作用将光能转化为电势能。玩具电路滑道在重力作用下，小球从高处运动到低处，重力势能转化为其它形式的能。电源外部电路在电场力作用下，正电荷从高电势运动到低电势，电势能转化为其它形式的能。小熊小熊施加给小球的作用力克服小球所受的重力做功，其它形式的能转化为重力势能。电源电源施加给正电荷的非静电力克服正电荷所受的静电力做功，其它形式的能转化为电势能。通过类比法将抽象的内、外电路形象化，为学生顺利地推测出电源的作用铺设台阶。引导学生体会到不同电源的工作方式不同。二、电动势老师提出问题：各种电源都是通过非静电力做功，将其它形式的能转化为电势能，但不同的电源非静电力做功的本领是不是相同呢？（让学生完成导学案上的“比一比”栏目）电源甲和电源乙谁做功的本领大？电源乙电源乙和电源丙谁做功的本领大？电源乙电势能机械能化学能光能电源甲通过非静电力作用，将1C正电荷从负极搬运到正极，做功1.2J。电源乙通过非静电力作用，将1C正电荷从负极搬运到正极，做功1.5J。电源丙通过非静电力作用，将3C正电荷从负极搬运到正极，做功3J。4二、电动势通过对比得出：通过计算Wq非静可以比较非静电力做功本领的大小。将Wq非静和WUq电比较，得出其相似之处，并指出其本质区别。得出电动势的概念。2．电动势（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W非静与被移送电荷量q的比值。（2）定义式：WEq非静电动势在数值上等于非静电力移送1C电荷克服电场力所做的功。（3）单位：伏特（V）（4）物理意义：反映了电源将其他形式的能转化为电势能的本领。（5）电源的电动势由电源本身的性质决定。（6）电动势大小等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。采用层层设问的方式引导学生感悟出描述电源转化能量的本领的物理量——电动势，让学生亲自经历电动势概念的形成过程。三、内阻学生实验II实验1：用一节干电池（电动势为1.5V）给小灯泡供电，观察小灯泡是否发光。实验2：用一个苹果电池（苹果电池的电动势约为V）给小灯泡供电，观察小灯泡是否发光。实验3：将苹果电池和桔子电池串联起来，用数字电表测出串联后的水果电池两极间电压为V。用串联后的水果电池给小灯泡供电，观察小灯泡是否发光。3.内阻：电源内部的电阻。巧妙地设计了一系列的学生实验，激起学生的认知冲突，教师引导学生运用同中求异的科学方法来研究物理规律，让学生自主探索出电源里面有内阻。四、容量比较：同为7号电池的华太电池和南孚电池哪个更耐用一些？提出电池还有另一个重要参数：容量。展示手机电池图片，分析2800mA•H的意义，得出容量的含义以及常用单位。让学生认识手机电池上不要将电池扔进垃圾桶的标识，展示由于乱扔电池给环境带来严重污染的图片，提醒大家要将电池送进专门的电池回收站。4.容量：电池放电时能输出的总电荷量。常用单位：安培小时（A•H）或毫安小时（mA•H）2800mA•H表示这块电池充电后以28mA电流为用电器供电，大约可工作100小时。说明电池给生活带来便利的同时也给环境带来严重的污染，唤醒学生的环保意识。5五、课堂小结及练习请同学们结合今天所学，谈谈自己的收获。知识目标1．电动势反映了电源转化能量的本领。2．内阻反映了电源内部对电流的阻碍作用。练一练1．关于电动势，下列说法正确的是（AC）A．在电源内部把正电荷从负极移送到正极，非静电力做正功，电势能增加B．对于给定的电源，移送正电荷，非静电力做的功越多，电动势就越大C．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷做功越多D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多2．铅蓄电池的电动势为2V，这表示（ACD）A．铅蓄电池没有接入电路时，电源两极间的电压为2VB．铅蓄电池在1s内将2J的化学能转化为电势能C．电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转化为电势能D．铅蓄电池把化学能转化为电势能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）大从三维教学目标进行小结，在落实知识目标的同时体会研究物理问题的过程和方法。六、走向社会课下请同学们采用社会调查或上网查询等方式，把下面的问题写出一份调查报告，并向你周围的人进行宣传，为保护环境作出自己的一份贡献。1．手机电池、蓄电池等都给环境带来了哪些污染？为什么废旧电池必须得有专门的回收站回收？2．我国目前建立了哪些废旧电池回收的制度、法律等？还有哪些地方需要完善？你有哪些建议？3．世界上哪些国家对废旧电池的回收做的比较好？都有哪些好的做法？通过作业引导学生关注社会问题，接受可持续发展的理念。板书设计1．电源的作用：2．电动势WEq非静伏特——反映了电源将其它形式的能转化为电势能的本领。区别：WUq电3．内阻4．容量电势能机械能化学能光能附件:第2节电动势（导学案）【学习目标】1．知道电源是将其它形式的能转化为电势能的装置。2．了解电路中（电源外部和内部）自由电荷定向移动过程中，静电力和非静电力做功与能量转化的关系。3．了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式。4．知道电源内电阻和容量。【学习过程】动动手制作水果电池1．将铜片和锌片分别插入苹果中（铜片为苹果电池的正极，锌片为苹果电池的负极）；2．将数字电表量程选择开关拨至直流电压20V档，打开电源（按下POWER键）；3．分别用红色鳄鱼夹夹住铜片，黑色鳄鱼夹夹住锌片；4．读出数字电表的示数，即苹果电池两极间的电压为V。5．将另一组铜片和锌片分别插入桔子中；测量桔子电池两极间的电压为V。填一填1.电源的作用：提供的在电源内部不断的将从负极搬运到正极，使电源正、负极之间保持一个恒定的电势差，并通过做功把其它形式的能转化为。比一比电源甲和电源乙谁做功的本领大？电源乙和电源丙谁做功的本领大？玩具电路滑道在力作用下，小球从高处运动到低处，能转化为其它形式的能。电源外部电路在力作用下，正电荷从高电势运动到低电势，能转化为其它形式的能。小熊小熊施加给小球的作用力克服小球所受的做功，其它形式的能转化为。电源电源施加给正电荷的力克服正电荷所受的做功，其它形式的能转化为。电势能（)（)（)电源甲通过非静电力作用，将1C正电荷从负极搬运到正极，做功1.2J。电源乙通过非静电力作用，将1C正电荷从负极搬运到正极，做功1.5J。电源丙通过非静电力作用，将3C正电荷从负极搬运到正极，做功3J。72．电动势（1）定义：在电源内部，非静电力与的比值。（2）定义式：。电动势在数值上等于非静电