第十二章 电能 能量守恒定律 学习活动设计四：怎样理解电动势

第十二章《电能 能量守恒定律》学习活动设计四：怎样理解电动势
　　课堂教学：
　　【任务情境一】
　　在生活中，电池随处可见，不同电池上标有的字样不一样，比如：某小风扇所用干电池上标有1.5V的字样，铅蓄电池上标有2V的字样，某手机电池上标有3.7V的字样，笔记本用锂离子电池组10.5V，这些字样分别代表什么含义？
　　【学习任务一】建立电源模型
　　情境一：（演示实验）用充好电的电容器给小灯泡供电；用手摇发电机给小灯泡供电。
　　任务一：观察实验现象，讨论电容器与手摇发电机发电的不同。
　　小组交流并汇报：电容器供电的小灯泡亮一下，说明有短暂电流，可以短暂供电；手摇发电机供电时，小灯泡持发光，说明手摇发电机可以持续供电，当停止摇动时，小灯泡不再发光。
　　情境二：观看视频，带有阀门的连通器两侧水位高度不同。一是直接打开阀门，二是打开阀门，并用抽水机不断地将连通器一侧的水举高并运到另一侧。
　　任务二：观察现象，讨论产生持续水流的原因；类比水流，讨论如何产生持续电流。
　　小组讨论并汇报：第一种情况打开阀门，水面很快持平，产生短暂水流；第二种情况抽水机不断地将一侧的水抬高，两侧水面保持一定的高度差产生了持续的水流。类比水流，要产生持续电流，需要一个能将负极的正电荷搬运到正极的装置，维持一定的电势差。
　　任务三：类比抽水机抽水产生水流例子，分析得出电源的概念。
　　小组讨论并汇报：抽水机是将水从低处运往高处的装置，则电源是将到达负极的正电荷搬运到正极的装置。
　　任务四：抽水机（非重力）克服重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能。类比抽水机，从能量角度分析电源内部做功情况。
　　小组讨论并汇报：电源内部有一个与静电力反向的力推动负电荷向负极运动，正电荷向正极运动，即非静电力克服静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。
　　引导学生总结：电源既是将到达正极的负电荷搬运到负极的装置，也是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
　　【学习任务二】理解电动势的定义
　　提问1：不同的抽水机工作时，抽水的本领（举起高度）一般是不同的，这个本领可以用单位质量的水所增加的重力势能反映；仿照这个想法，不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗，如何描述这个本领？
　　小组交流并汇报：类比抽水机的抽水本领，不同电源非静电力做功的本领一般是不同的，这个本领可以用单位正电荷所增加的电势能来表示。
　　引导学生总结：为了描述电源非静电力做功的本领，引入电动势的概念。
　　提问2：可否根据电场强度的定义类比出电动势的定义，电动势的表达式如何表示？
　　估测学生回答：电场强度是放入电场中某点电荷所受到的力与该电荷的电荷量的比值，则电动势就是电荷量为q的正电荷在电源内部从负极到正极非静电力做的功与电荷量q的比值。
　　提示：按照国家标准，电动势也用字母E表示，使用时要注意与电场强度E的区别。
　　学生总结：电源电动势，表征电源将其他形式的能转化为电势能的本领。
　　提问3：根据单位制，分析电动势的单位？
　　估测学生回答：电动势的单位为J/C，即伏特“V”，与电势的单位相同。
　　教师总结提升：电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷从电源的负极移到正极做的功；电池的电动势由电源中非静电力的性质（内材）决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关。
　　【学习小结】
　　1.知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。
　　2.知道电动势的定义式。
　　【学习评价自测】
　　1．关于电动势，下列说法正确的是（ ）
　　A. 在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加
　　B. 对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大
　　C. 电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多
　　D. 电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多
　　答案：AC
　　解析：知识点电源电动势，表征电源将其他形式的能转化为电势能的本领。
　　2．关于电源电动势，以下说法正确的是 ( )
　　A．由电动势，可知E跟q成反比，电路中移送的电荷越多，电动势越小
　　B．由电动势，可知E跟W成正比，电源做的功越多，电动势越大
　　C．由电动势，可知电动势E的大小跟W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小无关，由电源本身决定
　　D．以上说法都不对
　　答案: C
　　解析：知识点电动势的定义为比值定义法定义，与非静电力做功W和电荷量q都无关，仅有电源本身决定，与电源体积和外电路也无关。