高中物理 第2章 第2节 电动势学案 新人教版选修31.doc

2.2 电动势学案【学习目标】1.理解电动势的概念，掌握电动势的定义式。2.理解电源的内阻的概念，掌握电源的内阻和电动势同为电源的重要参数。3.了解电池内部能量的转化过程，加强科学素质的培养。4.了解生活中的电池，感受现代科技的不断进步。【重点难点】理解电动势的概念，掌握电动势的定义式【课前预习】电源（1）电源能维持电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的 经过电源内部不断地搬运到正极。（2）电源内部总存在着由 指向 的电场。在这个电场中，正电荷受到的静电力 它继续向正极移动，要使正电荷向正极移动，就一定要有非静电力作用于电荷才行。由于非静电力在做功，使电荷的电势能 。（3）从能量转化的角度看，电源是通过 做功把其他形式的能化为 的装置。如：电池中非静电力是 ，是使化学能转化为电势能；发电机中非静电力是 ，它使机械能转化为电势能。2电动势e（1）定义：电源移送电荷q时非静电力所做的功为w，那么w与q的 ，叫做电源的电动势。（2）定义式： 。（3）单位： 。（4）物理意义：电动势在数值上等于非静电力把1 c的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。反映了电源把其它形式能转化为电势能的_。（5）电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的 无关，也跟 无关。电源电动势的大小等于没有接入电路时两极间的电压。电动势的大小可以用内阻极大的伏特表粗略测出。3电源内阻：电源内部也是由导体组成的，也存在_, 这个电阻叫做电源的内阻，大小由电源自身特点决定。 和 都是反映电源特性的物理量。干电池的内阻随着使用过程的变长而逐渐变大，4电池的容量：电池放电时能输出的总电荷量。通常以安培小时(ah)或毫安小时(mah)做单位例如，某蓄电池上标有“1.5ah”，指的是电池的容量，表示蓄电池充电后若以大小为150ma的电流为用电器供电，大约可以工作 。对同一种电池来说，体积越大，电池的容量越大，内阻越小。电池的容量与放电状态也有关系，同样的电池，小电流、间断性放电就比大电流、连续放电的容量大5.电压与电源电动势的区别电压（电势差）uab电源电动势e意义表示静电力做功将电能转化成其他形式的能的本领表示非静电力做功将其他形式的能转化成电能的本领定义uab，将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端时，静电力做的功e，将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极时，非静电力做的功决定因素由电源及导体电阻、导体连接方法而决定由电源本身决定，与其他因素无关测量方法将电压表并联在被测电路两端将内阻很大的电压表并联在电源两端，且外电路断开用伏安法联系电路闭合时，eu内u外电路断开时，eu开路堂中互动【典题探究】【例1】下列关于电源电动势的说法正确的是（ ）a.电源是通过静电力把其它形式的能转化为电势能的装置b.在电源内部正电荷从低电势处向高电势处移动c.电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领d.把同一电源接在不同的电路中,电源的电动势也将变化【解析】在电源内部,存在由正极指向负极的电场,正电荷受静电力的阻碍不能向正极移动,正是电源内部的化学化学作用或电磁作用提供非静电力才使正电荷从低电势的负极向高电势的正极移动,正是通过非静电力做功,实现了其它形式的能转化为电势能。这种本领的大小，用电动势描述，电动势是由电源内的非静电力决定，与外电路无关。【变式训练】关于电源电动势，下列说法正确的是()a电源电动势就是接在电源两极间的电压表的示数b同一电源接入不同的电路，电动势就会发生改变c电源的电动势是表示电源把其他形式的能量转化为电能的本领大小的物理量d电源电动势与外电路有关解析电源电动势是表征电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量，所以c答案是正确的电源电动势的大小只与电源的本身的组成材料有关，与外电路接不接电阻，以及电阻的变化没有关系，所以b、d两个答案不对当电压表接在电源两端时，由于电压表本身就是一个大电阻，所以把它接在电路中路端电压不等于电动势，a错答案c【例2】下列说法中正确的是()a同一型号干电池，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表示电源内静电力的功率c1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2 v的蓄电池比1.5 v的干电池提供的电能多解析同种型号的旧电池比新电池电动势略小，内阻增大，但不同型号的干电池相比较，电动势相同而容量不同，故a正确，c错误；电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，它等于非静电力移送单位电荷量所做的功，功率的表达式为ei，故b错误，d正确【方法总结】电源的电动势和内电阻是描述电源重要的物理量，一般情况下，干电池的电动势为1.5 v，蓄电池的电动势为2.0 v。对同一种电池来说，体积越大，电池的容量越大，内阻越小。干电池的内电阻随着使用过程的变长而逐渐变大，蓄电池的内电阻很小，在很多计算中可以近似认为等于零. 【例3】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势能的本领更大？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势能本领的大小，电动势越大，电源本领越大。故铅蓄电池把化学能转化为电势能的本领更大。【拓展】：电动势的大小在计算过程中一般可以认为是不变的，它的物理意义从本质上讲是把其他形式的能量转化为电能的本领大小. 【预习检测】1下列说法正确的是（ ）a电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场。b在电源的外部负电荷靠电场力由电源的负极流向正极c在电源的内部正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极d在电池中是化学能转化为电势能2干电池的电动势为1.5v，这表示（ ）a电路中每通过1c的电荷量，电源把1.5j的化学能转化为电势能b干电池在1s内将1.5j的化学能转化为电势能c干电池与外电路断开时两极间电势差为1.5vd干电池把化学能转化为电势能的本领比电动势为2v的蓄电池强3关于电源电动势，下列说法中正确的是（ ）a同一电源接入不同的电路电动势会发生改变b电源电动势就是接入电源两极间的电压表测量的电压c电源电动势表征电源把其它形式的能化为电势能本领的物理量，与是否接外电路无关d电源电动势与电势差是一回事4蓄电池的电动势是2v，说明电池内非静电力每移动1c的电荷做功 ，其电势能 （填“增加”或“减小”），是 能转化为 能的过程。5.手电筒中装有一节干电池，给小灯泡供电时电流为0.3a，在某次连续工作30s的时间内，通过小灯泡的电荷量是 c，电池中有 j的化学能转化为电势能。2.2 电动势【学案答案】【课前预习】（1）正电荷。（2）正极、负极、阻碍、增加。