人教版高中物理选修3-1同步课件电动势

学习目标(1)理解电动势的概念及定义式．(2)从能量转化的角度理解电动势的物理意义．(3)理解电源的内电阻的意义.知识图解课前自主学习一、非静电力和电源1．非静电力：(1)非静电力的作用：把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能量转化为电能．(2)非静电力的实质：在电池中是指化学作用，在发电机中是指电磁作用．2．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置．二、电源的电动势和内阻1．电动势：(1)物理意义：反映电源非静电力做功的本领的大小．(2)大小：在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功，即E＝Wq.(3)单位：伏特(V)．(4)大小的决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也无关．(5)常用电池的电动势：干电池铅蓄电池锂电池锌汞电池1.5V2V3V或3.6V1.2V2.内阻：电源内部导体的电阻．3．容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是A·h或mA·h.判一判(1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做负功，电荷电势能增加．()(2)在电源内部，电荷移动过程中，非静电力做正功，电荷电势能减少．()(3)所有的电源，均是将化学能转化为电能的装置．()(4)电动势在数值上等于一秒内非静电力所做的功．()(5)电动势相同的电池，内阻也一定相同．()(6)容量越大的电池，储存的化学能越多．()√×××××课堂互动探究知识点一对非静电力的理解1．非静电力：电源内使正、负电荷分离，并使正电荷聚积到电源正极，负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用力．是对除静电力外能对电荷流动起作用的其他力的统称．2．来源：(1)在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用．(2)在一般发电机中，非静电力起源于磁场对运动电荷的作用．3．功能关系：非静电力总是克服静电力做功，非静电力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程，做多少功，就有多少能转化为电能．1下列说法中正确的是()A．在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断定向移动形成电流B．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少C．在电源内部正电荷能从负极移动到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力D．静电力移动电荷做功使电荷的电势能减少，非静电力移动电荷做功使电荷的电势能增加解析：在电源内部，非静电力做功使电荷的电势能增加，用电动势来表示非静电力做功的本领，而静电力移动电荷做正功的过程电荷的电势能减少，故正确答案为D.答案：D[变式训练]下列说法正确的是()A．电源的作用是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能，其自身不消耗电能B．电源有内阻，电流通过内阻时，电场力做功会将一部分电能转化为内能C．电源内部只有非静电力做功D．正电荷在电源内移动时电势一直升高解析：电源内部非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的同时，在内阻上电场力做正功将一部分电势能转化为内能，非静电力将正电荷从低电势移向高电势，但正电荷通过内阻时电势会有所降低．故只有选项B正确．答案：B误区警示,(1)非静电力做功将其他形式的能转化为电能，而电场力做功是将电能转化为其他形式的能．(2)电源内部非静电力做功会将其他形式的能转化为电势能，同时电源有内阻，电流通过内阻时，电场力做功会将电势能转化为内能．知识点二对电动势的理解1．概念理解(1)在不同电源中，非静电力做功的本领不同，即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功的多少不同，电动势大小也不同．(2)电动势E是标量，为了研究问题方便，规定电动势的方向为电源内部电流方向，即沿电源由负极指向正极．(3)公式E＝Wq是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的．(4)电动势的大小：等于在电源的内部从负极到正极移送单位正电荷非静电力做功的数值．一定要注意必须是“单位正电荷”，而不是“任意电荷”．2．电动势和电压的区别与联系物理量比较内容电压U电动势E物理意义电场力做功，电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质非静电力做功，其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质定义式U＝Wq，W为电场力做的功E＝Wq，W为非静电力做的功单位伏特(V)伏特(V)联系电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值2下列有关电动势的说法正确的是()A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压C．非静电力做的功越多，电动势越大D．E＝Wq只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定解析：电动势的关系式E＝Wq是比值定义式而非决定式，不能说E和W成正比，和q成反比，故A错误；虽然电动势的单位跟电压的单位一致，但电动势是和非静电力做的功所对应的物理量，而电压是和电场力做的功所对应的物理量，故B错误；非静电力做功的多少还和移动的电荷量有关，故C错误、D正确．答案：D3有关电压与电动势的说法中正确的是()A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B．电动势就是电源两极间的电压C．电动势公式E＝Wq中的W与电压公式U＝Wq中的W是一样的，都是静电力所做的功D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量解析：电压与电动势的单位都是伏特，电动势公式E＝Wq，电压公式U＝Wq，两公式也非常相似，但意义不同．电动势反映的是电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的本领，电压表示的是电场中电场力做功将电能转化为其他形式能的本领．故A、B、C错误，D正确．答案：D[变式训练](2017·苏州高二检测)将电动势为3.0V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V．当电路中有6C的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能．(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能．(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能．解析：由电动势的定义可知，在电源内部非静电力每移送1C电荷，有3J其他形式的能转化为电能．也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；在电路中，静电力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．(1)W＝Eq＝3×6J＝18J，电源中共有18J其他形式的能转化为电能．(2)W1＝U1q＝2.4×6J＝14.4J，外电路中共有14.4J电能转化为其他形式的能．(3)内电压U2＝E－U1＝3V－2.4V＝0.6V，所以W2＝U2q＝0.6×6J＝3.6J，内电路中共有3.6J电能转化为其他形式的能．也可由能量守恒求出：W2＝W－W1＝3.6J.答案：(1)18J(2)14.4J(3)3.6J随堂达标演练1.(2017·南通市联考)如图所示是某国产品牌手机电池外壳上的文字说明，假设该品牌手机的待机时间为100小时，则可知电池的电动势、待机状态下的平均工作电流分别是()A．4.35V31mAB．4.35V3100mAC．3.8V31mAD．3.8V3100mA解析：由题图可知该电池的电动势为3.8V，额定容量为3100mA·h，该品牌手机的待机时间为100小时，由此可知待机状态下的平均工作电流I＝qt＝3100mA·h100h＝31mA，选项C正确．答案：C2．下列关于电池的说法正确的是()A．同一种干电池，旧电池比新电池的电动势小、内阻大、容量小B．电源电动势E与通过电源的电流I的乘积EI表示电源内部静电力的功率C．1号干电池比5号干电池的电动势小、容量大D．当通过同样的电荷量时，电动势为2V的蓄电池比电动势为1.5V的干电池提供的电能多解析：同一种干电池，不论是1号还是5号，不论新还是旧，其电动势是一定的，皆为1.5V，但体积大的电池容量较大，内阻较小，故A、C错误；电源的电动势表示的是非静电力做功的本领，也就是电源将其他形式的能转化为电能的本领，非静电力做的功大小等于电源将其他形式的能转化为电能的多少，W＝Eq，电动势越大，通过相同的电荷量的非静电力做的功越多，电源提供的电能越多，电动势E与通过电源的电流I的乘积EI表示在电源内部非静电力的功率，故B错误、D正确．答案：D