人教版高二物理电动势教学方案

本节高二物理课程旨在深入理解电动势的定义和计算方法，探讨电池内部能量转换的过程，并认识电池在日常生活中的应用。教学重点是电动势的定义及其实际应用，而难点则在于电源内部非静电力做功的机制。通过复习电源概念，学生了解电流生成的过程和电场的性质，讨论电源如何将其他形式的能量转化为电能。教师引导学生思考电动势的定义、相关公式及单位，并比较电动势与电压的物理意义。课程还涉及日常电池的用途以及电动势的决定因素，反思教学中学生对化学能与电能转化的理解。整体上，通过探讨和互动讨论，提升学生的科学素养和解决问题的能力。

【教学目标】

1. 理解电动势的定义和重要性，掌握其计算方法。

2. 通过本节课程，使学生深入了解电池内部的能量转换过程，提升他们的科学素养。

3. 认识日常生活中的电池应用，感受到现代科技的快速发展。

【教学重点】

电动势的定义及其实际应用。

【教学难点】

电源内部非静电力做功的机制与理解。

【教学方法】

探讨、讲解、互动讨论。

【教学过程】

一、复习导入

教师：请同学们回顾一下上一节课学习的“电源”概念。(投影)请看教材图2.1-2，电源的作用是什么呢?

教师：(1)用导线连成最简单的电路，电路分为哪几部分?

(2) 在导线中，电场的性质如何？电流是如何产生的？有什么特点？为什么会这样?

学生思考后回答：(1) 电路分为外电路和内电路，前者是可见的部分，后者是看不见的部分。

(2) 导线中的电场是均匀电场，自由电子在电场作用下定向从电源正极移动到负极，形成电流。由于电场是恒定的，电流也是恒定的，电流的大小不会变化。

教师：自由电子在导线中的定向运动，电场力是如何作用的？电子的电势能又会发生什么变化？

学生回答：电场力对电子做正功；电子的电势能会减少。

教师：既然电子的运动速率是恒定的，能量守恒是否依然成立？应该怎么理解呢？

学生：能量守恒。因为自由电子在运动中会受到阻力，需要克服这些阻力，所做的功会转化为热能。

教师大家说得很好，概括来说，在电源外部，电场力对自由电子做正功，导致电能转化为其他形式的能量，这个过程消耗了电能。那么，这些电能又是从何而来呢？

学生：电源将其他形式的能量转化为电能。

教师：根据之前的讨论，大家请探讨一下，电源是如何完成这种能量转化的？

学生思考回答：电源内部也存在电场，方向同样是从正极指向负极。依据电荷守恒定律，电源需要不断将自由电子从正极输送到负极，并且需要克服电场力做功，这种作用力就是电源提供的非静电力。电源通过非静电力做功来增加电荷的电势能。

教师点评、引导同学们形成电源的概念：电源是通过非静电力做功将其他形式的能量转化为电能的设备。

教师：展示一下干电池和手摇发电机，问：这两种电源的非静电力是否相同？它们的作用是否一致？请谈谈你的看法。

学生思考，分组讨论，选出代表回答。学生回答：干电池的非静电力源于化学反应，而手摇发电机的非静电力源于电磁感应。前者将化学能转化为电能，后者则将机械能转化为电能。虽然非静电力的来源不同，但从能量转化的角度来看，它们的作用是相同的，都是将其他形式的能量转化为电能。

教师：电源有很多种，它们在能量转化的能力上相同吗？举例说明一下。

学生举例：比如手电筒和家用电灯，亮度各有不同。

教师：在物理学中，我们如何描述电源的这种能力呢？

2. 电动势

教师：电源通过移动电荷来增加电荷的电势能，这与抽水机提升水的重力势能十分相似。不同的抽水机能够提升水的高度也不同，单位质量的水所增加的重力势能也各不相同。

思考问题：在电源内部，非静电力在把正电荷从负极输送到正极过程中，非静电力做的功越多，其能力是否越强？如何定义这种非静电力做功的能力？

学生分组讨论，选出代表回答，教师启发，得出结论：

非静电力对电荷做功的多少与电荷的数量是相关的，不能仅仅用做功的绝对值来描述其能力。

类比于抽水机，非静电力在输送相同数量的电荷时，做功越多，电荷得到的电势能也就越多。可以用非静电力做功的多少与传送电荷量的比值来反映非静电力做功的能力。

教师：电动势也是一个用比值定义的物理量，请完整说出电动势的定义，并写出电动势的公式，同时说明符号的意义和单位。

学生思考得出电动势的定义并写出公式。若电源在移动电荷q的过程中，非静电力所做的功为W，则W与q的比值中W和q的单位分别为焦耳(J)和库仑(C)；电动势E的单位与电势和电势差相同，都是伏特(V)。

电动势受电源中非静电力特性的影响，不受电源体积和外部电路的影响。

教师：电动势E的单位与电势和电势差的单位相同，但它们的物理意义有什么不同呢？

学生思考，分组讨论，选出代表回答。

电动势：反映非静电力在电场力作用下对正电荷移位过程中所消耗的电势能，与电压则是单位正电荷消耗的电势能的比例。前者表示将电势能转化为其它形式能的能力。

教师：电源内部是否存在电阻？

学生：电源内部同样由导体构成，也必然存在电阻，被称为电源的内阻，其大小由电源特性决定。

3. 科学漫步──生活中的电池

教师：请同学们阅读课本中的“科学漫步”部分，并思考以下问题。

问题1：举出日常生活中常见的电池，介绍它们的主要用途。

问题2：电动势的决定因素是什么？

问题3：我们在学习电源（电池）时需要关注哪些重要参数？

教学反思：

对于电动势的讲解是一个通过类比的方法，学生对电源作用的理解较为顺畅，但在化学能与电能的转化、非静电力与电场力做功等概念上仍存在混淆，教师应在此方面引导学生思维，培养他们提出和解决问题的能力。