本教學(xué)計(jì)劃旨在幫助高二學(xué)生理解電動(dòng)勢(shì)的概念及其相關(guān)公式，掌握電池內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，并提升科學(xué)素養(yǎng)。教學(xué)重點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì)的基本概念，難點(diǎn)在于理解電源內(nèi)部非靜電力對(duì)電荷的功。通過(guò)復(fù)習(xí)導(dǎo)入、探究式教學(xué)和分組討論，學(xué)生將探討電源的工作原理，分析電場(chǎng)力與自由電子的運(yùn)動(dòng)，以及電源如何將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。教師將引導(dǎo)學(xué)生理解電動(dòng)勢(shì)的定義及其與電勢(shì)和電勢(shì)差的區(qū)別，探討電源內(nèi)部的電阻和影響電動(dòng)勢(shì)的因素。通過(guò)“科學(xué)漫步”部分，學(xué)生將了解到日常生活中電池的應(yīng)用及重要參數(shù)。教學(xué)反思強(qiáng)調(diào)應(yīng)注重啟發(fā)學(xué)生思考，以幫助他們更好地理解復(fù)雜的物理概念。

【教學(xué)目標(biāo)】

1. 理解電動(dòng)勢(shì)的定義，掌握電動(dòng)勢(shì)的相關(guān)公式。

2. 通過(guò)教學(xué)，使學(xué)生掌握電池內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，增強(qiáng)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3. 了解日常生活中的電池，感受科技發(fā)展的成就。

【教學(xué)重點(diǎn)】

電動(dòng)勢(shì)的基本概念。

【教學(xué)難點(diǎn)】

理解電源內(nèi)部非靜電力對(duì)電荷做功的過(guò)程。

【教學(xué)方法】

探究式教學(xué)、講授、分組討論。

【教學(xué)過(guò)程】

一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入

教師：請(qǐng)大家回顧一下上一節(jié)課所學(xué)的“電源”概念。(展示投影)請(qǐng)看圖書(shū)中的電源作用是什么?

教師：(1)用導(dǎo)線連接電源，形成最簡(jiǎn)易的電路，這個(gè)電路由哪些部分組成?

(2)導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)屬于什么類(lèi)型的電場(chǎng)?電流是如何產(chǎn)生的?有何特征?為什么?

學(xué)生思考后回答：(1)電路由兩部分構(gòu)成，外部可見(jiàn)的部分稱(chēng)為外電路;而內(nèi)部不可見(jiàn)的部分則稱(chēng)為內(nèi)電路。

(2)導(dǎo)線中的電場(chǎng)是恒定電場(chǎng)。當(dāng)電場(chǎng)力作用于自由電子時(shí)，電子從電源正極向負(fù)極方向定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。由于導(dǎo)線內(nèi)是恒定電場(chǎng)，所以電流也保持恒定，電子的定向運(yùn)動(dòng)速率不變。

教師：當(dāng)自由電子在導(dǎo)線中定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)其做了怎樣的功?電子的電勢(shì)能又發(fā)生了什么變化?

學(xué)生：是正功，電勢(shì)能減少。

教師：自由電子的定向運(yùn)動(dòng)速率是恒定的，那么能量是否依舊守恒?應(yīng)該如何理解?

學(xué)生：是守恒的。因?yàn)樽杂呻娮釉谄涠ㄏ蜻\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中與帶正電的離子碰撞，受到阻力，電子需要不斷克服這個(gè)阻力做功，因此其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。

教師大家說(shuō)得很好，可以概括為，在電源外部，電場(chǎng)力對(duì)自由電子做正功，電能轉(zhuǎn)化為其他能量，同時(shí)消耗了電能。這些電能又是從哪里來(lái)的呢?

學(xué)生：是電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。

教師：根據(jù)前面的討論，大家可以談?wù)勲娫词侨绾螌⑵渌问降哪芰哭D(zhuǎn)化為電能的嗎?

學(xué)生思考后回答：電源內(nèi)部也有電場(chǎng)，電場(chǎng)方向是從正極指向負(fù)極。根據(jù)電荷守恒定律，電源需要不斷將自由電子從正極轉(zhuǎn)移到負(fù)極，電子必須克服電場(chǎng)力做功，這種力就是電源提供的“非靜電力”。電源通過(guò)非靜電力做功使電荷的電勢(shì)能增加。

教師點(diǎn)評(píng)并幫助學(xué)生建立電源的概念：電源是通過(guò)非靜電力做功將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

教師：我們來(lái)看干電池和手搖發(fā)電機(jī)，討論這些電源中的非靜電力是否相同?它們的作用是否一致?請(qǐng)分享你的看法。

學(xué)生思考后分組討論，代表回答。

干電池中的非靜電力是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，而手搖發(fā)電機(jī)的非靜電力則源于電磁原理。雖然這兩者的非靜電力不同，但從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)看，它們的作用是相同的，都是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。

教師：電源的種類(lèi)多樣，它們?cè)谶M(jìn)行能量轉(zhuǎn)化時(shí)的能力相同嗎?請(qǐng)舉例說(shuō)明。

學(xué)生舉例：機(jī)動(dòng)手電筒、家用電燈、汽車(chē)照明燈等，雖然它們的亮度不同。

教師：在物理學(xué)中，我們?nèi)绾蝸?lái)描述電源的這種能力呢?

2. 電動(dòng)勢(shì)

教師：電源在移動(dòng)電荷時(shí)，會(huì)增加電荷的電勢(shì)能，這與抽水機(jī)提升水的重力勢(shì)能非常相似。不同的抽水機(jī)能夠?qū)⑺e到的高度各不相同，也就是說(shuō)它們所增加的重力勢(shì)能不同。

請(qǐng)思考：在電源內(nèi)部，非靜電力在將正電荷從負(fù)極送往正極，或?qū)⒇?fù)電荷從正極送往負(fù)極的過(guò)程中，非靜電力所做的功越多，它的做功能力是不是也越大?該如何描述非靜電力的做功能力?

學(xué)生思考，分組討論，代表回答。教師進(jìn)一步引導(dǎo)，得出：

非靜電力對(duì)電荷做的功與電荷數(shù)量有關(guān)，單純用做功的多少來(lái)反映其能力是不夠的。

將此與抽水機(jī)的工作進(jìn)行類(lèi)比，非靜電力在把相同數(shù)量的電荷從電源一極傳送至另一極時(shí)，所做的功越多，電荷所獲得的電勢(shì)能也越高。我們可以用非靜電力做功與電荷數(shù)量的比值來(lái)反映其做功能力。

教師：電動(dòng)勢(shì)也是一個(gè)比值的物理量，請(qǐng)完整說(shuō)出電動(dòng)勢(shì)的定義，并寫(xiě)出其公式，說(shuō)明各個(gè)物理量符號(hào)的含義及單位。

學(xué)生經(jīng)過(guò)思考，給出電動(dòng)勢(shì)的定義，并寫(xiě)出相應(yīng)的公式。

若電源在移動(dòng)電荷q時(shí)所做的功為W，則W與q的比值中，W的單位為焦耳(J)，q的單位為庫(kù)侖(C)；電動(dòng)勢(shì)E的單位與電勢(shì)、電勢(shì)差相同，均為伏特(V)。

電動(dòng)勢(shì)的值由電源內(nèi)部非靜電力的特性決定，與電源的體積和外電路無(wú)關(guān)。

教師：電動(dòng)勢(shì)E的單位與電勢(shì)、電勢(shì)差的單位相同，但電動(dòng)勢(shì)和電勢(shì)差的物理意義有何區(qū)別呢?

學(xué)生思考后，分組討論，代表回答。

電動(dòng)勢(shì)：。W表示正電荷在電場(chǎng)力影響下，從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)所消耗的電勢(shì)能，而電壓則表示移動(dòng)單位正電荷所消耗的電勢(shì)能，反映了電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式能的能力。

教師：電源內(nèi)部是否存在電阻?

學(xué)生：是的，電源內(nèi)部由導(dǎo)體組成，也存在電阻，這個(gè)電阻被稱(chēng)為電源內(nèi)部的內(nèi)阻，其大小由電源的特點(diǎn)決定。

3. 科學(xué)漫步──生活中的電池

教師：請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本中的“科學(xué)漫步”部分，并思考相關(guān)問(wèn)題。

問(wèn)題1：請(qǐng)列舉你生活中常見(jiàn)的電池，并說(shuō)出它們的主要用途?

問(wèn)題2：電動(dòng)勢(shì)由哪些因素決定?

問(wèn)題3：我們學(xué)習(xí)電源（電池）時(shí)有哪些重要參數(shù)?

教學(xué)反思：

電動(dòng)勢(shì)的講解是一個(gè)采用類(lèi)比法的良好例子，學(xué)生對(duì)于電源功能的理解相對(duì)容易，但當(dāng)涉及化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為其他形式能，以及非靜電力與電場(chǎng)力做功等概念時(shí)，他們常常會(huì)混淆。教師應(yīng)在這些方面啟發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)他們提出和解決問(wèn)題的能力。