《電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻教學(xué)設(shè)計(jì)北京豐臺(tái)二中 王錒一、教學(xué)背景分析【教材分析】本節(jié)課是高中物理教科版選修3-1第二章第六節(jié)內(nèi)容，教材以“手電筒為什么不亮？”為問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)探究出電源端電壓與標(biāo)稱電壓不同，由此引出電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的概念。以伏打電池為例，講解了電池的作用，并引出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的概念。在理論分析時(shí)應(yīng)用了能量守恒和轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)?！緦W(xué)情分析】學(xué)生在本節(jié)課前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了歐姆定律、焦耳定律、伏安法測(cè)電阻等，對(duì)外電路的研究比較全面，但對(duì)電源內(nèi)部的研究幾乎為零。所以電動(dòng)勢(shì)的概念很難理解，即使從能量守恒與轉(zhuǎn)化的角度來(lái)理解用比值定義法定義的電動(dòng)勢(shì)也比較抽象。二、教學(xué)設(shè)計(jì)思想本節(jié)課的設(shè)計(jì)有兩個(gè)主要的思路：

2、1、以能量守恒定律為最主要的方法，同時(shí)還運(yùn)用了類比和比值定義等方法，引導(dǎo)學(xué)生依次找到電源的作用，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的概念。2、通過(guò)學(xué)生小實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)路端電壓的變化以及內(nèi)阻的理解，從而降低概念理解的抽象問(wèn)題?？紤]到學(xué)生的現(xiàn)狀和本節(jié)課的難度，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以盡可能簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)得到電源端電壓與標(biāo)稱電壓不同的結(jié)論，增加了對(duì)電路中的電荷運(yùn)動(dòng)情況的分析，加深對(duì)電源作用的理解，從而使學(xué)生更好的理解電動(dòng)勢(shì)這一比較抽象的物理概念。三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1. 知道電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2. 知道電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是用來(lái)表征電源特性的兩個(gè)物理量。3. 知道電動(dòng)勢(shì)由電源內(nèi)部的非靜

3、電力決定，明確在閉合回路中電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和。4. 知道電源的內(nèi)阻由電源結(jié)構(gòu)決定，電源使用久了，內(nèi)阻會(huì)變大。5. 能夠從能量轉(zhuǎn)化的角度理解并區(qū)分電動(dòng)勢(shì)和電壓的物理意義。（二）過(guò)程與方法在電動(dòng)勢(shì)的教學(xué)中，通過(guò)類比的方法說(shuō)明在不同的電源中，非靜電力做功的本領(lǐng)不同，引入電動(dòng)勢(shì)的概念并明確電動(dòng)勢(shì)的物理意義，同時(shí)，還利用比值定義的方法定義了電動(dòng)勢(shì)的概念。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到解決問(wèn)題這一完整的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生親身感受知識(shí)的建立過(guò)程，得到成功的體驗(yàn)，享受成功的愉悅，增加了探索自然規(guī)律的興趣。 四、教學(xué)重難點(diǎn)1.從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動(dòng)勢(shì)的含義。2.區(qū)分電動(dòng)勢(shì)和電壓。 五、教學(xué)用具

4、學(xué)生實(shí)驗(yàn)：兩節(jié)干電池、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、定值電阻（約4歐）、開(kāi)關(guān)、各一，導(dǎo)線7根。演示實(shí)驗(yàn)：1、耐壓16伏的電容器、一節(jié)干電池、小燈泡、2、可調(diào)內(nèi)阻電源、滑動(dòng)變阻器、電壓傳感器3、不同型號(hào)的干電池、導(dǎo)線若干。多媒體設(shè)備一套：可供播放視頻和 ppt 文稿等六、教學(xué)流程圖學(xué)生實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究理 論分 析得到概 念解決問(wèn)題七、教學(xué)過(guò)程(一) 情景引入教師活動(dòng)：提問(wèn)：一節(jié)干電池兩端的電壓是多少伏？?jī)晒?jié)干電池串聯(lián)起來(lái)兩端電壓是多少伏？ 哪位同學(xué)測(cè)過(guò)電源的電壓？現(xiàn)在請(qǐng)大家按照電路圖測(cè)一下電源兩端的電壓。當(dāng)滑動(dòng)變阻器電阻變化時(shí)，電壓表的示數(shù)如何變化？ 為什么電源兩端的電壓會(huì)小于標(biāo)稱電

5、壓？并且隨著外電阻的增大而增大？看來(lái)這個(gè)電路中還有我們不知道的世界，本節(jié)課我們重點(diǎn)研究電源。 設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，提出問(wèn)題。 學(xué)生活動(dòng)：通過(guò)思考、回答、做實(shí)驗(yàn)、觀察電壓表示數(shù)的變化與電阻的關(guān)系產(chǎn)生認(rèn)知沖突。(二) 電源的作用教師活動(dòng)：演示實(shí)驗(yàn)：1、充電電容器放電，小燈泡做負(fù)載。 2、一節(jié)干電池做電源，小燈泡做負(fù)載。比較兩次的現(xiàn)象，分析電路中正電荷的運(yùn)動(dòng)，用flash課件幫助學(xué)生理解，從能量轉(zhuǎn)化的角度找到電源的作用：通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，比較得出電路中有持續(xù)電流時(shí)正電荷運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)，比較現(xiàn)象、分析原因。了解電路中正電荷的運(yùn)動(dòng)

6、，理解電源的作用。(三) 內(nèi)阻教師活動(dòng)：提問(wèn)：在日常的生活中，你還注意過(guò)哪些和電源相關(guān)的現(xiàn)象？電源發(fā)熱過(guò)程中，能量是如何轉(zhuǎn)換的？得出結(jié)論：電源也消耗電能。根據(jù)電源發(fā)熱和焦耳定律，你還發(fā)現(xiàn)電源有哪些性質(zhì)？找到內(nèi)阻。根據(jù)電源舊了會(huì)更容易發(fā)熱，可以看出舊電源的內(nèi)阻比新電源大。 設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)生活中的觀察體驗(yàn)和物理知識(shí)找到電源有內(nèi)阻的性質(zhì)。學(xué)生活動(dòng)：思考、回答(四) 電動(dòng)勢(shì)教師活動(dòng)：既然電源有內(nèi)阻，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，內(nèi)阻兩端也會(huì)有電勢(shì)差，那么外電路的電壓和內(nèi)電路的電壓之間有什么關(guān)系呢？讓我們一起走進(jìn)電源的內(nèi)部。學(xué)生活動(dòng)：觀察可調(diào)內(nèi)阻電源教師活動(dòng)：演示實(shí)驗(yàn)：用可調(diào)內(nèi)阻電源、傳感器測(cè)電壓，excel表格處理

7、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。結(jié)論：內(nèi)外電壓之和是一個(gè)定值。這個(gè)值反映了電路消耗電能的情況，同時(shí)也反映了電源產(chǎn)生電能的本領(lǐng)。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，找到內(nèi)外電壓的關(guān)系，可以幫助學(xué)生理解電動(dòng)勢(shì)的物理意義。學(xué)生活動(dòng)：猜測(cè)內(nèi)、外電壓的關(guān)系，計(jì)算相對(duì)誤差，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 教師活動(dòng)：結(jié)論：內(nèi)外電壓之和是一個(gè)定值。這個(gè)值反映了電路消耗電能的情況，同時(shí)也反映了電源產(chǎn)生電能的本領(lǐng)。不同的電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不一樣。這個(gè)本領(lǐng)用電動(dòng)勢(shì)來(lái)描述，電源的標(biāo)稱電壓就是電動(dòng)勢(shì)。 1. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：e= u外+u內(nèi) 2.公式：3.單位：伏特（v），1v=1j/c4.物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小。電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)：由

8、電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積、形狀無(wú)關(guān)，與是否連入電路及外電路的情況無(wú)關(guān)。電動(dòng)勢(shì)與電壓的區(qū)別：電動(dòng)勢(shì)反映電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。電壓反映把電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式能的本領(lǐng)。 電動(dòng)勢(shì)表征電源的性質(zhì)，電勢(shì)差表征電場(chǎng)的性質(zhì)。注意事項(xiàng)：此處是本節(jié)課的重點(diǎn)，比較抽象，學(xué)生理解難度較大。強(qiáng)調(diào)能量的觀點(diǎn)可以降低些難度。 學(xué)生活動(dòng)：理解電動(dòng)勢(shì)的含義。 教師活動(dòng)：思考題：1若電源內(nèi)阻為r，電路中的電流為i，請(qǐng)找出e、u外、i、r的關(guān)系。 2若外電路為純電阻電路，且電阻為r，請(qǐng)找出e、i、r、r間的關(guān)系。等效法： 學(xué)生活動(dòng)：理解等效的思想。(五) 活學(xué)活用 電源的內(nèi)電壓是很難測(cè)量的，你有沒(méi)有方法能

9、夠方便的粗略測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)？(六) 課堂小結(jié)1、本節(jié)課你印象最深的是什么？2、你還想研究什么？(七) 布置作業(yè)右圖是幾種常用的電池，新型電池的發(fā)展很快，請(qǐng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查電源的種類及目前的發(fā)展情況。八、板書設(shè)計(jì)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一、電源的作用 從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度來(lái)看 ，電源是通過(guò)非靜電力做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。二、電阻：電源內(nèi)部的電阻電動(dòng)勢(shì)與路端電壓和電源內(nèi)部電勢(shì)降落的關(guān)系：e=u+ir三、電動(dòng)勢(shì)1實(shí)驗(yàn)結(jié)論：e= u外+u內(nèi) 2.公式：3.單位：伏特（v） 1v=1j/c4.物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小，數(shù)值上等于非靜電力把1c的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極移

10、送到正極所做的功。5.電動(dòng)勢(shì)與電壓的區(qū)別：電動(dòng)勢(shì)：反映電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。表征電源的性質(zhì)電壓：反映把電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式能的本領(lǐng)。征電場(chǎng)的性質(zhì)。 九、教學(xué)反思通過(guò)本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生對(duì)通路時(shí)路端電壓不等于電動(dòng)勢(shì)體會(huì)深刻，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚶斫馔窌r(shí)內(nèi)、外電壓之和是個(gè)定值，從而能夠較好的理解電動(dòng)勢(shì)的物理意義。能夠利用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)解決內(nèi)、外電路能量的轉(zhuǎn)化?；就瓿闪私虒W(xué)目標(biāo)。主要有以下幾點(diǎn)不足：1教科版教材中電源的作用是這一節(jié)的內(nèi)容之一，而電源內(nèi)部電荷的運(yùn)動(dòng)及非靜電力做功是學(xué)生的難點(diǎn)，為了降低難度，本節(jié)課用了相互對(duì)比的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，這樣就占用較多的時(shí)間，電動(dòng)勢(shì)那部分就略顯單薄。2.雖然課堂上電動(dòng)勢(shì)的推導(dǎo)很順利，但學(xué)生對(duì)這部分的理