高中物理 第2节 电动势教学过程一 新人教版选修3-1

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1、第2节电动势新课教学过程一进行新课:一、电源的电动势师：从前面的分析我们知道，电源的作用可以从接在电源两极间的电压表读数中反映出来，但电压并不能用来表征电源本身的特性。（用自制的演示电路板做演示，电路如图2所示。开关闭合前，电压表读数是1．5伏，开关闭合后，电压表读数降至1．4伏。）实验告诉我们，如果电路中有了电流，电源两极间的电压就会发生变化，所以电动势不是电压。为了说明电动势等于什么，我们先来分析一下水流动的情况。常言道：人往高处走，生：水往低处流。（教师按计算机任意键，开始播放三组水流和电流的对比动画）师：这是两个水箱，上面水箱中的水面与下面水箱中的水面存在一定的“水

2、位差”，如果在两个水箱之间接入一根水管，开关打开后，水会在重力的作用下从上面的水箱流入下面的水箱。但是很快水就流完了，要想形成持续的水流，就要设法利用不是重力的“非重力”把水从低处送回到高处。现在“设计”一台“抽水机”，利用抽水机叶片的推力把水送回上水箱（图3），在开关关闭的情况下使两水箱产生一定的水位差。这是两个极板，现在让它变形。一个极板用锌作材料，成为干电池的外壳，另一个极板作成碳棒插在中央，在两极间填入化学物质。在化学力作用下，正电荷从外壳移向中间的极棒。接上外电路，开关断开时，电源两端的电压表有示数，说明两极间有电压（图4）。开关打开后，在右边的下水管里，水在重力

3、的作用下从高处向下流，在左边的上水管里，水在“非重力”的作用下从低处向上流，两个水箱维持比开关打开前略低的水位差，形成持续的水流。开关闭合后，在电池外面的电路里，正电荷在电场力的作用下从正极移向负极，在电池内部两极间的电路里，正电荷从负极移向正极，两极间维持比开关闭合前略小的电压，形成持续的电流。为了进一步进行分析，在上水管中某一位置取一层很薄的水作为研究对象，研究对象本身的重力忽略不计。开关打开前，任一时刻流经这一位置的水受两个力作用：一个是向上的“非重力”，它的大小由抽水机本身决定，可以认为是不变的。另一个是已经流上去的水由于重力而产生的向下的压力，这个力与水位差的大小

4、有关，随着水位的升高，向下的压力越来越大，但是只要压力比“非重力”小，水就继续向上流动，水位也就会进一步升高，向下的压力也进一步增大，当压力与“非重力”相等时，两水箱间的水位差达到最大（图5）。显然，这个最大值反映了抽水机本身的特性。下面再把电池变形成电源符号，细而长的表示电源的正极，短而粗的表示电源的负极。取某一位置的电荷作为研究对象，电荷本身的重力忽略不计。开关闭合前，任一时刻流经这一位置的电荷受两个力作用：一个是向上的“非静电力”，它的大小由电源本身决定，可以认为是不变的。另一个是已经流上去的电荷形成的电场而产生的向下的电场力，这个力随着两板间电压的升高而增大，但是只

5、要电场力比“非静电力”小，电荷就继续向上移动，电压就会进一步增大，向下的电场力也进一步增大，当电场力与“非静电力”相等时（图6），两极间的电压达到最大。同样，这个最大值反映了电源本身的特性。图6通过对比可以得出，在开关闭合前，电源两极间的电压反映了电源本身的特性，而电动势正是要反映电源本身的这种特性。因此我们得到结论：电源的电动势，等于电源没有接入电路时其两极间的电压。（板书：电源的电动势，等于电源没有接入电路时两极间的电压。它反映电源本身的特性。）师：在电路接通的瞬间，由于电源两极上的电荷稍有减少，两极间的电压就有所降低，结果在电源内的电路中电荷所受的电场力小于非静电力，

6、使电荷定向移动。假如在闭合开关的瞬间，电源内部的电荷能够迅速补充极板上的电荷的减少，也许能保持两极间的电压不变。但由于电源内部不可避免地对运动电荷存在阻碍，所以实际的电源在向外供电时电压总会不同程度地减少，这种减少与电源内部电路的情况有关。下面要讲的就是内电路和外电路的概念。（按计算机任意键，播放字幕1：闭合电路可分为外电路和内电路两部分。电源外部的电路叫做外电路，电源内部的电路叫做内电路。等学生看完屏示字幕后，计算机开始自动播放高内阻蓄池的电路结构（与课本第50页图2－20相同）的形成动画，教师结合动画介绍内、外电路，复习电荷在内、外电路中移动时的受力情况，为进行实验做准

7、备。）师：这是一个蓄电池的结构简图，两个极板中左边的是正极、右边的是负极。在电源外部的这部分电路叫做外电路，在电源内部的这部分电路叫做什么？生：内电路。师：对！正电荷在外电路上受电场力作用由正极向负极移动，在内电路上受非静电力和电场力作用由负极向正极移动。接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫做外电压。在电源内部极板附近插上两个探针，在两个探针上接一个电压表，电压表的读数就叫做内电压。我们现在就来研究一下电动势和内、外电压的关系。（板书：二、内电压与外电压）此时屏幕自动出现字幕2：外电路两端的电压叫做外电压，又叫路