第2節(jié)電動勢 教師參考 一 教學(xué)目標(biāo)知識與技能理解電動勢的概念及定義式 知道電動勢是表征電源特性的物理量從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動勢的物理意義過程與方法通過類比的方法使學(xué)生加深對概念的理解情感態(tài)度與價值觀了解生活中電池 感受現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步二 教學(xué)重點難點教學(xué)重點電動勢的概念教學(xué)難點對電源內(nèi)部非靜電力做功的理解 三 重難點突破方略電動勢概念建立的突破方略 事例比較 1 某種紐扣電池非靜電力把3C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極時做9 0J的功 把9 0J化學(xué)能轉(zhuǎn)化成9 0J的電勢能 2 某種蓄電池非靜電力把1C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極時做6 0J的功 把6 0J化學(xué)能轉(zhuǎn)化成6 0J的電勢能 設(shè)問1 紐扣電池的非靜電力做功9 0J 是兩種電源中做功最多的 那么 是不是紐扣電池的非靜電力做功的本領(lǐng)大呢 為什么 答案 不是 蓄電池的非靜電力把1C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極做的功是6 0J 如果紐扣電池的非靜電力把1C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極做功只有3 0J 所以紐扣電池的非靜電力做功的本領(lǐng)不如蓄電池 設(shè)問2 該如何描述非靜電力做功的本領(lǐng)呢 答案 非靜電力把相同數(shù)量的電荷從電源的一個極搬運到另一個極 做功越多 電荷獲得的電勢能就越多 可以用非靜電力做功與電荷量的比值來反映非靜電力做功的本領(lǐng) 教師講授 物理學(xué)中用電動勢表示電源非靜電力做功本領(lǐng)的這一特性 電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功 自主學(xué)習(xí) 課堂探究 達(dá)標(biāo)測評 自主學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí) 感悟新知 教師參考 情境鏈接一電源的種類比較多 干電池 蓄電池 充電鋰電池 發(fā)電機(jī)等都是電源 目前南京大學(xué)材料系的 概念電池 已正式進(jìn)入南京高科技轉(zhuǎn)化市場 它只需要接受陽光 便可以像植物的光合作用一樣捕捉其中的能量 進(jìn)而產(chǎn)生電能 那么 電池都是怎樣工作的呢 1 在內(nèi) 外電路中 正電荷的移動方向各是怎樣的 2 不同的電池在把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能時 怎樣表示其轉(zhuǎn)化本領(lǐng) 信息1 在外電路中 正電荷在靜電力作用下從電源的正極流向負(fù)極 在內(nèi)電路中 正電荷在非靜電力作用下從電源負(fù)極流向正極 2 用電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小 情境鏈接二人體溫差電池中有一個可感應(yīng)溫差的硅芯片 硅芯片正面 感受 到的溫度較之背面溫度具有一定溫差時 其內(nèi)部電子就會產(chǎn)生定向流動 只要在人體皮膚與衣服等之間有5攝氏度的溫差 就可以利用這種電池為一塊普通的腕表提供足夠的能量 溫差電池內(nèi)部是靜電力使電子產(chǎn)生定向流動的嗎 溫差電池把哪種能量轉(zhuǎn)化為電能 信息溫差電池內(nèi)部是非靜電力使電子產(chǎn)生定向流動 非靜電力做功使電子電勢能增加 溫差電池將內(nèi)能 人體熱量 轉(zhuǎn)化為電能 教材梳理 一 電源閱讀教材第43頁內(nèi)容 知道非靜電力做功使哪些種類的能量進(jìn)行了轉(zhuǎn)化 1 概念 通過做功把的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置 2 作用 1 外電路 正電荷從電源流向 形成持續(xù)電流 2 內(nèi)電路 電源提供 非靜電力 通過這種力做功 把正電荷從搬運到 使電荷的電勢能增加 想一想教材第43頁圖2 2 1中 若非靜電力使負(fù)電荷移動 則把負(fù)電荷從電源的哪極移到哪極 答案 非靜電力使負(fù)電荷在電源內(nèi)部由正極移至負(fù)極 非靜電力 其他形式 正極 負(fù)極 負(fù)極 正極 二 電源的參數(shù) 電動勢 內(nèi)阻 容量閱讀教材第44頁內(nèi)容 知道電動勢是表示電源非靜電力做功本領(lǐng)的物理量 了解電動勢概念形成的過程 知道電動勢的單位 1 電動勢 1 物理意義 反映電源做功本領(lǐng)的大小 2 大小 在數(shù)值上等于非靜電力把在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功 即E 3 單位 在國際單位制中為 簡稱伏 符號為V 4 決定因素 由電源中的特性決定 跟電源的體積無關(guān) 跟 也無關(guān) 2 內(nèi)阻 電源導(dǎo)體的電阻 3 容量 電池放電時能輸出的 其單位為A h或mA h 非靜電力 1C的正電荷 W q 伏特 非靜電力 外電路 內(nèi)部 總電荷量 議一議電動勢是用比值定義的物理量 那么電動勢完整的定義應(yīng)該怎樣說 答案 電源內(nèi)部非靜電力對電荷所做的功W與電荷的電荷量q的比值叫做電源的電動勢 自主檢測 1 關(guān)于電壓與電動勢的說法中正確的是 A 電壓與電動勢的單位都是伏特 所以電動勢與電壓是同一物理量的不同叫法B 電動勢就是兩點間的電壓C 電動勢公式E W q中的W為靜電力做的功D 電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量 D 2 多選 關(guān)于電源和電動勢 下列說法中正確的是 A 電源可將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能B 把同一電源接在不同的電路中 電源的電動勢也將變化C 電源就是產(chǎn)生電荷的裝置D 電源的電動勢越大 非靜電力將單位正電荷從負(fù)極移送到正極做的功一定越多 AD 3 多選 某蓄電池組的電動勢為9V 這表示 A 電路中每通過1C的電荷量 電源就把9J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B 蓄電池組在1s內(nèi)將9J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C 該蓄電池組將1C正電荷從負(fù)極搬運到正極時非靜電力做功一定是9JD 該電池組把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比電動勢為12V的蓄電池組強(qiáng) 解析 蓄電池組的電動勢為9V 說明電路中每通過1C的電荷量 電源就把9J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 選項A正確 B錯誤 由電動勢的定義可知選項C正確 電動勢越大 則電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大 故選項D錯誤 AC 4 多選 關(guān)于電動勢 下列說法中正確的是 A 一個電源的電動勢的大小只由電源本身決定 與外電路無關(guān)B 因電動勢的單位和電勢差相同 所以電動勢實質(zhì)上就是電勢差C 一個電動勢為1 5V的干電池接入電路時 若有1C的電荷量通過電路 就有1 5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能D 電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)由負(fù)極送到正極所做的功 ACD 解析 電源的電動勢由電源中非靜電力的特性決定 與外電路無關(guān) 選項A正確 電動勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)大小的物理量 而電壓是兩點間的電勢差 選項B錯誤 電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)部由負(fù)極移送到正極所做的功 選項C D正確 課堂探究核心導(dǎo)學(xué) 要點探究 要點一 對電源工作原理理解 問題導(dǎo)引 如圖所示 在外電路 電流由電源正極流向負(fù)極 即從高電勢流到低電勢 電流在電源內(nèi)部只能從負(fù)極流向正極 即從低電勢流到高電勢 根據(jù)電場知識可知 靜電力不可能使電流從低電勢流向高電勢 反而起阻礙作用 1 是什么力把正電荷從電源的負(fù)極搬運到電源的正極 2 電源中的能量是如何轉(zhuǎn)化的 答案 1 在電源的內(nèi)部 正電荷在非靜電力作用下從負(fù)極到達(dá)正極 2 非靜電力把正電荷從電源負(fù)極移到正極克服靜電力做功 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 例1 下列關(guān)于電源的說法中正確的是 A 在外電路和電源內(nèi)部 正電荷都受到靜電力的作用 所以能不斷地定向移動形成電流B 靜電力與非靜電力都可以使電荷移動 所以本質(zhì)上都是使電荷的電勢能減少C 在電源內(nèi)部 正電荷能從負(fù)極移動到正極是因為電源內(nèi)部只存在非靜電力而不存在靜電力D 靜電力移動電荷做功電勢能減少 非靜電力移動電荷做功電勢能增加 D 思路探究 1 靜電力移動電荷時能量如何轉(zhuǎn)化 答案 靜電力移動電荷時 靜電力做正功 電荷的電勢能減少 即電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 2 在電源內(nèi)部 電場方向如何 答案 在電源內(nèi)部 電場方向從電源正極指向電源負(fù)極 解析 在外電路 電荷是靠靜電力作用而定向移動的 在電源內(nèi)部電荷受到靜電力和非靜電力作用 其中非靜電力為動力 靜電力為阻力 非靜電力做正功 把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 故選項D正確 誤區(qū)警示靜電力與非靜電力做功的區(qū)別非靜電力只在電源內(nèi)部對電荷做功 將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 但靜電力在整個閉合電路上都要做功 將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 在整個電路上 非靜電力做的功與靜電力做的功相等 教師備用 例1 1 多選 關(guān)于電源 下列說法中正確的是 A 不同大小的干電池具有相同的電動勢B 在電源內(nèi)部其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C 在電源內(nèi)部 電源依靠靜電力搬移電荷D 電源就是產(chǎn)生電荷的裝置 解析 電動勢的大小由電源中非靜電力的特性決定 與體積的大小無關(guān) 選項A正確 在電源內(nèi)部依靠非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 選項B正確 C錯誤 電源能夠不斷移動電荷 但并不能產(chǎn)生電荷 選項D錯誤 AB 針對訓(xùn)練1 多選 關(guān)于電源和電動勢 下列說法中正確的是 A 在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移動到正極 非靜電力做功 電勢能增加B 對于給定的電源 移動正電荷非靜電力做功越多 電動勢就越大C 電動勢越大 說明非靜電力在電源內(nèi)部把單位正電荷從負(fù)極向正極移送所做的功越多D 電動勢越大 說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移送到正極的電荷量越多 解析 在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移動到正極的過程中 非靜電力做正功 靜電力做負(fù)功 則正電荷的電勢能增加 選項A正確 對于給定的電源 電動勢已確定 與其他因素?zé)o關(guān) 選項B錯誤 由電動勢的定義可知電動勢越大 說明非靜電力在電源內(nèi)部把單位正電荷從負(fù)極向正極移送所做的功越多 選項C正確 電動勢與移送的電荷量無必然關(guān)系 選項D錯誤 AC 要點二 對電動勢的理解 問題導(dǎo)引 日常生活中我們經(jīng)常接觸到各種各樣的電源 如圖所示的干電池 手機(jī)電池 它們有的標(biāo)有 1 5V 字樣 有的標(biāo)有 3 7V 字樣 如果把1C的正電荷從1 5V干電池的負(fù)極移到正極 電荷的電勢能增加了多少 非靜電力做了多少功 如果把1C的正電荷從3 7V的手機(jī)電池的負(fù)極移到正極呢 哪個電池做功本領(lǐng)大 答案 從1 5V干電池的負(fù)極移到正極 電勢能增加了1 5J 非靜電力做功1 5J 從3 7V手機(jī)電池的負(fù)極移到正極 電勢能增加了3 7J 非靜電力做功3 7J 3 7V手機(jī)電池做功本領(lǐng)大 要點歸納 1 電源的種類不同 非靜電力做功本領(lǐng)不同 即把相同數(shù)量的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極搬運到正極 非靜電力做功多少不同 電動勢大小不同 2 電源內(nèi)部電流的方向 由電源負(fù)極指向正極 例2 有一電動勢為1 2V的計算器電池 若在電路中用1 2s時間移送2C的電荷量 則 1 電池把多少焦耳的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 2 非靜電力做功的功率多大 思路探究 1 怎樣計算電池把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的多少 2 怎樣求非靜電力做功的功率 解析 1 由W qE 2 1 2J 2 4J 故電池把2 4J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 答案 1 2 4J 2 2W 規(guī)律方法電源和電路中都有能量的轉(zhuǎn)化 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 靜電力做功是消耗電能 而非靜電力做功是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 教師備用 變式 若用一電源對某一電阻供電 電路中的電流為2A 在10s內(nèi)電源做功為180J 則電源的電動勢為多少 答案 9V 例2 1 某品牌的MP3使用的電源是一節(jié)7號干電池 當(dāng)它正常工作時 其工作電流為0 3A 某同學(xué)在一次使用該MP3時 若他用了10s 則這段時間內(nèi)電池將多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 解析 已知工作電流I 0 3A 10s時間內(nèi)通過電路的電荷量q It 0 3 10C 3C 7號干電池電動勢為1 5V 則根據(jù)能量守恒定律 電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的量等于非靜電力移動電荷所做的功W qE 3 1 5J 4 5J 答案 4 5J 針對訓(xùn)練2 電動勢為20V的電源向外供電 已知它在1min時間內(nèi)移動120C的電荷量 則 1 這個回路中的電流是多大 2 電源提供了多少電能 3 非靜電力做功的功率是多大 答案 1 2A 2 2400J 3 40W 教師參考 教材探究 抽水機(jī)抽水的過程與電源工作的過程類似 它們的工作圖示如圖所示 抽水機(jī)把處于低處的水池B中的水送到高處的水池A 而電源則把處于具有較小電勢能的正電荷由電源負(fù)極移送到正極而具有較大的電勢能 它們的工作有何類同 答案 抽水機(jī)依靠外力做功使水增加了重力勢能 電源則依靠非靜電力做功使電荷增加了電勢能而獲得電能 達(dá)標(biāo)測評隨堂演練 檢測效果 1 下列關(guān)于電源和電源電動勢的說法正確的是 A 電源是通過靜電力把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B 在電源內(nèi)部正電荷從低電勢處向高電勢處移動C 電源電動勢反映了電源內(nèi)部靜電力做功的本領(lǐng)D 把同一電源接在不同的電路中 電源的電動勢也將變化 解析 電源內(nèi)正電荷在非靜電力下從低電勢處 負(fù)極 移向高電勢處 正極 把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 選項A錯 B對 電源電動勢反映電源內(nèi)非靜電力做功的本領(lǐng) 與是否接入電路或接到不同電路均無關(guān) 選項C D錯 B 2 某柴油發(fā)電機(jī)工作時 電流為5A 經(jīng)過2min時間 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能為1 32 105J 則該發(fā)電機(jī)的電動勢為 A 1100VB 550VC 220VD 110V C 3 2016南昌市二中月考 多選 以下說法中正確的是 A 電源的作用是維持導(dǎo)體兩端的電壓 使電路中有持續(xù)的電流B 在電源內(nèi)部正電荷能從負(fù)極到正極是因為電源內(nèi)部只存在非靜電力而不存在靜電力C 靜電力與非靜電力都可以使電荷移動 所以本質(zhì)上都是使電荷的電勢能減少D 靜電力移動電荷做功電荷電勢能減少 非靜電力移動電荷做功電荷電勢能增加 AD 解析 電源的作用是提供電壓 使得自由電荷形成定向移動 形成電流 故選項A正確 在電源內(nèi)部正電荷能從負(fù)極到正極 既有靜電力作用 又有非靜電力作用 故選項B錯誤 靜電力移動電荷做功電荷電勢能減少 非靜電力移動電荷做功電荷電勢能增加 故選項C錯誤 D正確 4 一架數(shù)碼相機(jī)中的鋰電池的電動勢為3 6V 容量為1000mA h 若關(guān)閉液晶屏?xí)r可拍攝照片400張左右 則每拍一張照片所消耗的電能約為J 若打開液晶屏?xí)r可拍攝照片150張左右 則每拍一張照片液晶屏消耗的電能約為J 答案 32 454 0 教師參考 課堂小結(jié) 謝謝觀賞