電動勢(課堂實錄)

1、電動勢（課堂實錄）【教學(xué)過程】一、引入：巴格達(dá)電池師：大家可能都知道，200多年前意大利物理學(xué)家伏打制成了世界上第一個電池伏打電池；但是大家可能不知道，早在2000多年前，古巴格達(dá)人就已經(jīng)會制作原電池了。下面播放一個短片，介紹古巴格達(dá)電池的制作工藝，請大家欣賞。師：播放短片。師：看完短片，想必大家對古巴格達(dá)電池有了一定的了解，請問：古巴格達(dá)電池每個可以提供多大的電壓？生：0.269V。他們用什么方式使電壓達(dá)到了4.33伏？生：串聯(lián)多個電池。猜猜他們制作這種電池是用來做什么的呢？生：宗教祭祀、鍍金、施刑（這么低的電壓能使人感到有點麻，不會產(chǎn)生痛楚的感覺，當(dāng)時人們對電幾乎沒有認(rèn)識，認(rèn)為這種麻木是與

2、上帝溝通的一種方式）、電燈（那時候可能愛迪生還沒有出生）師：據(jù)記載古巴格達(dá)人將這種簡單的原電池用于電鍍和宗教祭祀等方面。而現(xiàn)在電池給我們的生產(chǎn)和生活帶來了許許多多的便利。今天我們這節(jié)課將沿著古巴格達(dá)人的足跡，來了解與我們生活息息相關(guān)的電源。（2min，2min）二、教學(xué)過程1原電池的研究（4個環(huán)節(jié)）師：桌面上上已經(jīng)給大家準(zhǔn)備了三種原電池，它們都用Cu片和Zn片為電極，分別以日常生活中常見的果汁、牛奶和食用油作為電解液。師：從何處著手對原電池進(jìn)行研究呢？同學(xué)們有沒有什么建議？（慢）（3min）師：大家可以討論一下，我們回想一下剛才的短片。師：研究人員是如何研究巴格達(dá)電池的呢？生：測電壓。師：如何

3、測量呢？師：要不要把原電池接入電路呢？生：將電壓表直接接在電源兩端。師：好！下面就讓我們用這位同學(xué)提供的方法：在不接用電器的情況下，利用電壓傳感器來測量三種原電池兩極間的電壓。師：電壓傳感器就是測電壓的儀器，測量方法與電壓表相同。紅夾子接正極，黑夾子接負(fù)極，測得的結(jié)果通過數(shù)據(jù)采集器在電腦中顯示出來。請同學(xué)們開始實驗，并將實驗數(shù)據(jù)記錄在學(xué)案中。師：打出PPt。在不接用電器的情況下，測量原電池兩極間的電壓。（2min）原電池的兩極電解液板書，切換到傳感器兩極間的電壓Cu和Zn為兩極果汁0.96VCu和Zn為兩極牛奶0.62VCu和Zn為兩極食用油0師：就請兩個同學(xué)上講臺來做（或請一組同學(xué)起來匯報一

4、下實驗結(jié)果）。（或者（3min）師：板書。果汁：0.96V，牛奶：0.62V，食用油：0。師：請同學(xué)們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，提出需要進(jìn)一步研究的問題。（PPt展示）師：同學(xué)們沒有思路，老師來給你們做個示范。電源有何作用能使兩極間有電壓呢？生：問題一：為什么食用油原電池兩極間電壓為零？問題二：三個數(shù)據(jù)代表了什么？電源有何作用能使兩極間有電壓？（為什么兩極間有電壓？0.96V反映了原電池的什么特性？問題三：為什么果汁電池兩極間的電壓比牛奶電池的大？問題四：為什么數(shù)據(jù)會有浮動？為什么會有負(fù)值？板書師：（板書：電源有何作用？為什么果汁比牛奶大？為什么食用油為零？）師：第四個問題是因為傳感器很靈敏，外界的電磁波

5、會對傳感器有干擾。當(dāng)紅夾子一端的電勢比黑夾子一端的電勢低時，顯示就為負(fù)值。師：同學(xué)們對電源興趣濃厚，提出了很多問題。因為時間關(guān)系我們這節(jié)課解決這幾個問題，其它問題課后再作研究。（8min，10min）師：我們先來研究第一個問題：這三個數(shù)據(jù)代表了什么？（電源有何作用？）師：為了幫助大家解決這個問題，（PPt切換）首先請大家看這個玩具裝置（讓小球循環(huán)滾動，然后停止供電，讓小球從高處滾到低處）小球在重力作用下會自發(fā)地從高處運動到低處，那么：師：在這一過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的呢？生：重力勢能向動能、內(nèi)能等其它形式的能轉(zhuǎn)化師：到達(dá)低處的小球能否自發(fā)地回到高處呢？生：不能。師：同學(xué)們有沒有辦法幫小球回到高處

6、？生：用手：生物能轉(zhuǎn)化為重力勢能；用彈簧：彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能；用滑輪、杠桿：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為重力勢能；用傳動裝置：電能轉(zhuǎn)化為重力勢能師：（展示PPt）無論用什么辦法，都有個向上的力作用于小球，并對小球做正功，使得其它形式的能轉(zhuǎn)化為重力勢能。師：我們再來看看這個裝置（閉合開關(guān)）。師：電路中實質(zhì)上是哪種電荷的定向移動？（電子）。人為規(guī)定正電荷的運動方向就是電流的方向，因此我們以正電荷為例，來討論下面的問題。師：這兩個裝置有明顯的相似之處，電路中的什么類似于玩具中的軌道？生：導(dǎo)線。師：電路中的什么類似于玩具中的傳動裝置？生：電源。師：太棒了！請同學(xué)們相互討論一下，運用類比的方法，將自己的推測寫在學(xué)案

7、上。師：這兩個裝置有明顯的相似之處（打開玩具開關(guān)），請同學(xué)們運用類比的方法，根據(jù)小球在玩具中的運動，推測出正電荷在電路中的運動。師：電路中的什么與玩具中的軌道類似？生：導(dǎo)線。師：電路中的什么與玩具中的傳動裝置類似？生：電源。師：非常好！請繼續(xù)運用類比的方法，將剩下的空格填寫在學(xué)案上，大家可以相互討論。玩具中電路中對象小球?qū)ο笳姾绍壍涝谥亓Φ淖饔孟聦?dǎo)線在電場力的作用下重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能傳動裝置提供一個向上的力作用于小球這個力對小球做正功電源提供一個力給正電荷這個力對正電荷做正功其他形式的能轉(zhuǎn)化為重力勢能其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能師：剛才通過類比法推測出了電源的作用，電

8、源提供一個力，這個力做正功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。我們用剛剛學(xué)完的電場知識再來推敲一下這個結(jié)論，我們來研究一下電源的內(nèi)部。師：請大家思考：電源為什么能使正電荷從負(fù)極到達(dá)正極？生：因為電源提供了一個力作用在正電荷上。由于這個力的性質(zhì)與電場力不同，習(xí)慣上稱這個力為非靜電力。板書師：非靜電力做正功還是負(fù)功？生：正功。師：假設(shè)這就是果汁電池，它兩極間的電壓為0.96V，那么非靜電力移動1C正電荷從電源的負(fù)極到達(dá)正極，非靜電力做功是多少焦耳？將會有多少焦耳其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能？生：0.96J，0.96J。（黑板板書：果汁 1C 0.96J）師：牛奶電池兩極間的電壓為0.62J，那么移動1C正電荷，

9、非靜電力做功是多少焦耳？將會有多少焦耳其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能？生：0.62J，0.62J。師：很好?。ê诎灏鍟汗?1C 0.96J 牛奶 1C 0.62J）師：哪種原電池轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)大呢？生：果汁電池。師：老師有不同的看法。因為如果牛奶電池移動2C正電荷時，非靜電力做功為1.24J，那豈不是牛奶電池比果汁電池轉(zhuǎn)化的能量多了嗎？同學(xué)們有沒有不同的看法？（黑板板書：果汁1C 0.96J 牛奶 1C 0.63J 2C 1.24J）生：還是果汁電池，因為當(dāng)2C正電荷從果汁電池的負(fù)極到達(dá)正極時，就會有1.92J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。（黑板板書：果汁 1C 0.96J 2C 1.92J 牛奶 1C

10、 0.63J 2C 1.24J）師：老師被這位同學(xué)說服了。那么我們該如何來描述電源轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)呢？生：用比值。師：太棒了！用比值來表示。這個比值反映了電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，人們把它叫做電動勢，用E來表示。師：因此電動勢的定義式寫為：，這就是我們物理學(xué)中常用到的比值定義法。師：根據(jù)這個比值，可以得知電動勢的單位應(yīng)是什么？生：伏特。師：同學(xué)們理解得很好。電動勢，由此可知，哪種原電池轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)大？生：果汁電池。師：很好！我們再來看一下最開始同學(xué)們提出的問題。電源有何作用？生：電源能將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。（或電源是能量轉(zhuǎn)換的裝置。）師：0.96V代表的是什么？0.63V代表的是

11、什么？生：果汁電池的電動勢和牛奶電池的電動勢，表示了他們將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。師：為什么果汁電池的電動勢大？生：因為它轉(zhuǎn)化為能量的本領(lǐng)大。師：我們已經(jīng)解決了兩個問題，還剩最后一個問題。為什么食用油的電動勢為零呢？生：從化學(xué)的角度，食用油為非電解液；從物理的角度，沒有非靜電力做功，無法轉(zhuǎn)化為電能。師：太棒了！真精彩?。?5min，25min）轉(zhuǎn)到視頻儀師：（轉(zhuǎn)換到視頻儀）這里有1號、5號、7號干電池各一節(jié)，請同學(xué)們在干電池上找到它們的電動勢。生：都是1.5V。師：這說明了這些干電池轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)相不相同？生：相同。師：這是一塊手機(jī)電池，請同學(xué)們找到手機(jī)電池的電動勢。 生：3.7V。師：

12、它和干電池相比，哪一個轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)大？先轉(zhuǎn)到電腦再轉(zhuǎn)到傳感器最后到PPt生：手機(jī)電池。師：這是一塊太陽能電池。隨著光照增強，電動勢怎么變化？生：變大了。師：這說明了什么？生：太陽能電池隨著光照的增強轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)增強了。（3min，28min）2研究氖泡發(fā)光情況（2個環(huán)節(jié)）師：通過以上的學(xué)習(xí)，我們了解到電動勢是反映電源本身屬性的物理量，那么還有沒有其他的物理量描述電源本身的特性呢？請同學(xué)們完成以下一組實驗。師：實驗一：用一節(jié)1.5V干電池能否使氖泡發(fā)光？（1min）實驗二：如果用果汁電池或牛奶電池能否使氖泡發(fā)光？（1min）師：在下面巡視，隨即請同學(xué)們匯報實驗結(jié)果。生：用干電池能使氖泡發(fā)光。

13、生：用水果電池或牛奶電池不能使氖泡發(fā)光。師：為什么？生：電動勢不夠大。師：同學(xué)們有沒有辦法能使果汁電池和牛奶電池的電動勢達(dá)到1.5V以上？生：將果汁電池和牛奶電池串聯(lián)。師：太棒了！真精彩！請同學(xué)們繼續(xù)做實驗。（3min）師：當(dāng)我們把果汁電池和牛奶電池串聯(lián)后，氖泡發(fā)光了嗎？生：沒有。轉(zhuǎn)到傳感器師：電源電動勢達(dá)到1.5V沒有？我們接入傳感器測量一下。生：達(dá)到了。板書：內(nèi)阻？！為什么不能使氖泡發(fā)光呢？生：電源里面有內(nèi)阻。師：太棒了！從實驗中我們知道，描述電源本身的屬性的物理量不僅有電動勢，還有內(nèi)阻。下面請大家集中注意力來觀察一個演示實驗。（2min）師：這是果汁電池，我們來測量一下它的電動勢，測量電

14、動勢0.96V，加入稀硫酸后，電動勢是多少？生：0.98V。師：大家猜想一下能否使氖泡發(fā)光？生：不能/能。師：來驗證一下我們的猜想。（接入氖泡，發(fā)現(xiàn)氖泡發(fā)光了）師：請大家解釋一下為什么氖泡發(fā)光了？生：內(nèi)阻減小了。師：加入稀硫酸是如何減小果汁電池內(nèi)阻的呢？有待同學(xué)們課后去探索。（7min，35min）轉(zhuǎn)到PPt三、課堂小結(jié)（1個總結(jié)）電動勢內(nèi)阻手機(jī)電池干電池食用油牛奶果汁類比實驗探索師：今天我們學(xué)習(xí)了兩個反映電源本身屬性的物理量：電動勢和內(nèi)阻。請同學(xué)們結(jié)合今天所學(xué)，根據(jù)下圖的提示，談?wù)勛约旱氖斋@。四、課后作業(yè)（2個作業(yè)）廢舊電池對環(huán)境的污染很嚴(yán)重，一粒紐扣電池可污染60萬升水，一節(jié)干電池爛在土里，能夠使一平方米的土地失去利用價值。請你搜集有關(guān)廢舊電池對環(huán)境污染的資料，并向周圍的