人教版高中物理选修3-1第二章《电动势》示范教案

人教版高中物理选修3-1第二章《电动势》示范教案一、课题名称电动势二、授课年级高中二年级三、课时安排1课时四、教材分析本节内容是人教版高中物理选修3-1第二章《恒定电流》的重要组成部分，位于“欧姆定律”之后，“闭合电路欧姆定律”之前，起着承上启下的关键作用。学生在初中已经学习了电源的基本概念和电压的初步知识，但对电源如何维持电路中的电流、电源本身的特性等问题缺乏深入理解。电动势概念的引入，是从能量转化的角度对电源本质的揭示，是理解闭合电路欧姆定律的基础，也是后续学习电磁感应中感应电动势的重要铺垫。教材通过类比和实验，引导学生从静电力做功过渡到非静电力做功，从而建立电动势的概念，注重物理思想的渗透和学生认知规律的遵循。五、学情分析授课对象为高二学生，他们已经具备了以下相关知识和能力：1.理解电场、电场力、电势差等基本概念。2.掌握部分电路欧姆定律，并能进行简单计算。3.对电源有初步的感性认识，知道电源能提供电压。4.具备一定的抽象思维能力和逻辑推理能力，但对“非静电力”这种较为抽象的概念理解可能存在困难。5.对能量转化与守恒思想有初步认识。学生在学习过程中可能会混淆电动势与电压的概念，对“电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量”这一核心意义的理解是难点。六、教学目标（一）知识与技能1.理解电动势的定义，知道电动势的单位。2.理解电动势的物理意义，知道它表征电源把其他形式的能转化为电能的本领。3.知道电源内阻的概念。4.能够区分电动势与路端电压。（二）过程与方法1.通过类比（如抽水机）的方法，帮助学生理解非静电力的作用和电动势的物理意义。2.通过实验观察不同电源对同一电容器充电后电压的不同，引导学生思考电源的特性差异，从而引出电动势。3.通过对电源工作过程的分析，培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力。（三）情感态度与价值观1.通过对电动势概念的探究，体会物理学在揭示自然规律时的严谨性和深刻性。2.认识到电源在现代生活和科技中的广泛应用，激发学习兴趣。3.通过能量转化的分析，深化对能量守恒定律的理解。七、教学重难点（一）教学重点1.电动势的物理意义。2.电动势的定义。（二）教学难点1.理解电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。2.区分电动势与路端电压。八、教学方法讲授法、实验演示法、类比法、讨论法相结合。九、教学准备1.教师用：多媒体课件（PPT）、干电池若干（不同型号或新旧程度不同）、蓄电池、学生电源、电容器、电压表（高内阻）、开关、导线若干。2.学生用：课本、笔记本、笔。十、教学过程（一）导入新课（约5分钟）教师活动：（展示手电筒）同学们，这是一个手电筒，按下开关它就会发光。大家思考一下，是什么让小灯泡持续发光的？学生活动：思考并回答（电池/电源提供了电）。教师活动：没错，是电池提供了电能。我们知道，电荷的定向移动形成电流。在电路中，电荷为什么能持续定向移动呢？（引导学生回忆初中知识：电源提供电压）电压是形成电流的原因。那么，电源是如何维持电路两端有持续电压的呢？它的本质是什么？今天我们就来深入探究电源的这种特性——电动势。（板书课题：电动势）（二）新课教学（约30分钟）1.电源的作用——从能量转化角度分析教师活动：我们知道，在导体中形成电流，需要电场力对电荷做功。如果只有静电力作用，正电荷从高电势处向低电势处移动，电势能减少。那么，如何才能使电荷再回到高电势处，从而形成持续的电流呢？学生活动：思考，可能会想到需要一个力把电荷“送回去”。教师活动：非常好！就像水在重力作用下会从高处流向低处，要让水持续流动，就需要抽水机把水从低处抽到高处。在电源内部，必然存在一种“非静电力”，它能够克服静电力的作用，把正电荷从电势较低的负极搬运到电势较高的正极。（结合课件展示电源内部电荷移动示意图）教师活动：这种非静电力是如何产生的呢？（简要介绍：干电池中是化学力，发电机中是电磁力等，不展开细讲）。非静电力做功的过程，就是把其他形式的能（如化学能、机械能）转化为电能的过程。电源就是通过非静电力做功，将其他形式的能转化为电能的装置。2.电动势的引入——实验探究教师活动：不同的电源，比如一节干电池、两节干电池串联、一个蓄电池，它们转化能量的本领一样吗？我们通过一个小实验来感受一下。演示实验：将一个电容器分别与不同的电源（如一节新干电池、一节旧干电池、两节新干电池串联）连接，充电一段时间后断开，再用高内阻电压表测量电容器两端的电压。学生活动：观察电压表的示数，发现不同电源充电后，电容器两端的电压不同。教师活动：为什么会出现这种差异？这说明不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的。我们用一个物理量来描述电源的这种特性，这个物理量就叫做电动势。3.电动势的定义与单位教师活动：物理学中，将电源内部非静电力移送电荷所做的功W与被移送的电荷量q的比值，定义为电源的电动势。用符号E表示。（板书：定义式：E=W非/q）教师活动：请同学们根据定义式，分析一下电动势的单位是什么？学生活动：功W的单位是焦耳（J），电荷量q的单位是库仑（C），所以电动势E的单位是J/C，也就是伏特（V）。教师活动：非常正确。电动势的单位与电压的单位相同，都是伏特。但它们的物理意义不同，这点我们后面会详细讨论。教师活动：从定义式可以看出，电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷从电源的负极移送到正极所做的功。这个功越多，意味着电源把其他形式的能转化为电能的本领就越强。4.电动势的物理意义教师活动：谁能总结一下，电动势的物理意义是什么？学生活动：思考并回答（电动势表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量）。教师活动：（强调）对！电动势越大，表示电源把其他形式的能转化为电能的本领越强。例如，一节干电池的电动势约为1.5V，铅蓄电池的电动势约为2V，这表明铅蓄电池把化学能转化为电能的本领比干电池强。教师活动：电动势是电源本身的属性，它由电源的材料、结构等因素决定，与外电路的组成无关。也就是说，无论电源是否接入电路，无论外电路是接通还是断开，电源的电动势都是一定的。5.电源的内阻教师活动：实际的电源，其内部并非理想的导体。电流通过电源内部时，也会受到阻碍作用，这种阻碍作用叫做电源的内阻，用符号r表示。（结合课件展示电源结构示意图，指出内阻的位置）教师活动：内阻是电源本身的一部分，它会消耗电能，将电能转化为内能。因此，实际电源可以看作是由一个电动势为E、内阻为r的“理想电源”和一个阻值为r的电阻串联而成。6.电动势与路端电压的区别与联系教师活动：我们已经知道，电源没有接入电路时，两极间的电压等于电源的电动势。那么，当电源接入电路，形成闭合回路时，电源两极间的电压（我们称之为路端电压，用U表示）与电动势E有什么关系呢？教师活动：（引导学生分析）此时，电路中有电流I。电流通过电源内阻r时，会产生一个电压降U内=Ir。根据能量守恒，电源的电动势E应该等于路端电压U与内阻上的电压降U内之和。即：E=U+U内或U=E-Ir。教师活动：这就是我们下一节课要学习的闭合电路欧姆定律的表达式之一。从这个关系可以看出，当外电路断开时，电流I=0，U内=0，此时U=E。当外电路接通时，路端电压U小于电动势E。只有在理想电源（r=0）的情况下，路端电压U才等于电动势E。教师活动：所以，电动势是描述电源本身特性的物理量，而路端电压是描述电路工作状态的物理量，它与外电路的电阻有关。（三）巩固练习（约5分钟）教师活动：通过几道小题来检验一下大家的理解。1.关于电动势，下列说法正确的是（）A.电动势就是电压B.电动势越大，电源把电能转化为其他形式能的本领越强C.电动势的大小与电源接入的电路无关D.电源两极间的电压一定等于电动势（学生思考并回答，教师点评，强调电动势与电压的区别，以及电动势的特性）2.一节干电池的电动势是1.5V，这表示（）A.电路中每通过1C的电荷量，电源把1.5J的化学能转化为电能B.干电池在1s内将1.5J的化学能转化为电能C.干电池两端的电压为1.5VD.干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2V的蓄电池强（学生思考并回答，教师点评，强化电动势的物理意义）（四）课堂小结（约3分钟）教师活动：今天我们学习了电动势，大家回顾一下，我们主要掌握了哪些知识？学生活动：（在教师引导下总结）1.电源的作用：通过非静电力做功，将其他形式的能转化为电能。2.电动势的定义：E=W非/q。3.电动势的单位：伏特（V）。4.电动势的物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。5.电源的内阻：电源内部的电阻。6.电动势与路端电压的关系：U=E-Ir（闭合电路时）。教师活动：电动势是电学中的一个重要概念，它帮助我们更深刻地理解了电源的本质。下一节课我们将学习闭合电路欧姆定律，进一步探究电路中的电流、电压关系。（五）布置作业（约2分钟）1.完成课本节后练习。2.思考：为什么新旧干电池的电动势相差不大，但旧电池供电能力却明显下降？（提示：从内阻变化角度考虑）3.查阅资料，了解不同类型电源（如锂电池、太阳能电池）的电动势大约是多少。十一、板书设计第二章电动势一、电源的作用非静电力→搬运电荷（克服静电力）能量转化：其他形式的能→电能二、电动势（E）1.定义：E=W非/q（非静电力做的功与电荷量的比值）2.单位：伏特（V）3.