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文本内容:
2019-2020年高中物理电源教案新课标人教版选修2-1
一、教学目标1.知识要求
(1)知道电动势是表征电源特性的物理量,它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压
(2)从能量转化的角度理解电动势的物理意义
(3)明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和2.通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学,使学生学会运用实验探索物理规律的方法
二、重点、难点要求1.教学重点电动势是表示电源特性的物理量2.教学难点闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和
三、教具不同型号的干电池若干、小灯泡(
3.8V)、电容器一个、纽扣电池若干、手摇发电机一台、可调高内阻蓄电池一个、示教电压表(0~
2.5V)两台、滑线变阻器(0~50Ω)一只、开关、导线若干
四、主要教学过程引入教师同学们都知道,电荷的定向移动形成电流那么,导体中形成电流的条件是什么呢?(学生答导体两端有电势差)演示将小灯泡接在充满电的电容器两端,会看到什么现象?(小灯泡闪亮一下就熄灭)为什么会出现这种现象呢?分析当电容器充完电后,其上下两极板分别带上正负电荷,如图1所示,两板间形成电势差当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后,电子就在电场力的作用下通过导线产生定向移动而形成电流,但这是一瞬间的电流因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少,两极板间电势差也逐渐减少为零,所以电流减小为零,因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的教师为了形成持续的电源,必须有一种本质上完全不同于静电性的力,能够不断地分离正负电荷来补充两极板上减少的电荷这才能使两极板保持恒定的电势差,从而在导线中维持恒定的电流,能够提供这种非静电力的装置叫电源电源在维持恒定电流时,电源中的非静电力将不断做功,从而把已经流到低电势处的正电荷不断地送回到高电势处使它的电势能增加板书1.电源电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置它并不创造能量,也不创造电荷例如干电池是把化学能转化为电能,发电机是把机械能、核能等转化为电能的装置教师电源能够不断地把其他形式的能量转变为电能,并且能够提供恒定的电压,那么不同的电源,两极间的电压相同吗?展示各种干电池(1号、2号、5号、7号),请几个同学观察电池上面写的规格,发现尽管电池的型号不同,但是都标有“
1.5V”字样我们把示教电压表直接接在干电池的两端进行测量,发现结果确实是
1.5V讲台上还摆放有手摇发电机、蓄电池、纽扣电池,它们两端的电压是否也是
1.5V呢?(学生回答不是)那么如何知道它们两端的电压呢?(学生用电压表直接测量)结论电源两极间的电压完全由电源本身的性质(如材料、工作方式等)决定,同种电池用电压表测量其两极间的电压是相同的,不同种类的电池用电压表测量其两极间的电压是不同的为了表示电源本身的这种特性,物理学中引入了电动势的概念板书2.电源电动势教师从上面的演示和分析可知,电源的电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压板书电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压例如,各种型号的干电池的电动势都是
1.5V那么把一节1号电池接入电路中,它两极间的电压是否还是
1.5V呢?用示教板演示,电路如图2所示,结论开关闭合前,电压表示数是
1.5V,开关闭合后,电压表示数变为
1.4V实验表明,电路中有了电流后,电源两极间的电压减少了教师上面的实验中,开关闭合后,电源两极间的电压降为
1.4V,那么减少的电压哪去了呢?用投影仪展示实验电路,如图3所示介绍闭合电路可分为内、外电路两部分,电源内部的叫内电路,电源外部的叫外电路接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫外电压在电源内部电极附近的探针A、B上连接的电压表测得的电压叫内电压我们现在就通过实验来研究闭合电路中电动势和内、外电压之间的关系板书3.内电压和外电压教师向学生介绍实验装置及电路连接方法,重点说明内电压的测量实验中接通S
1、S2,移动滑动变阻器的滑动头使其阻值减小,由两个电压表读出若干组内、外电压U′和U的值再断开S1,由电压表测出电动势E分析实验结果可以发现什么规律呢?学生在误差许可的范围内,内、外电压之和等于电源电动势板书在闭合电路中,电源的电动势等于内、外电压之和,即E=U′+U教师我们把公式E=U′+U两边同乘以电量q,得到qE=qU′+qU,这个式子的物理含义是什么呢?在第一章我们学习过一个公式W=qU,用来计算电场力对电荷做的功所以qU′+qU等于电量q通过外电路和内电路时消耗的总电能由能量守恒定律可知,qE就应该是电源提供的总电能当q=1C时电源提供的总电能就是EJ,数值上等于电动势电源提供给电路的总电能是其他非静电力做功转化而来的,所以,电动势的大小也可以反映出电源把其他形式的能转化为电能的本领例如干电池的电动势是
1.5V,它的物理含义是什么呢?
(1)表示非静电力把1C正电荷从电源负极搬到正极所做的功是
1.5J;
(2)表示电场力搬运1C正电荷沿闭合回路走一周所做的功是
1.5J板书4.电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领教师干电池有大小不同的型号,只要是同种材料制成的,它们的电动势都是相同的,但大型号的干电池容量大,使用时间长例如常用的1号、5号电池,其电动势都是
1.5V,但是1号电池的容量是
4.25Ah,而5号电池的容量是
0.425Ah
五、课堂小结这节课我们讨论了电源具有保持电压和能量转化的特性,而电动势是表征电源特性的重要的物理量我们应从下面两方面理解其含义电源电动势是由电源本身性质决定的,它表征电源把其他形式的能转化为电能的本领;电动势的值可用电压表测出电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压;在闭合电路中,电源的电动势等于内、外电压之和 。