3-1.2.2电动势学案

怀仁六中高二年级物理学案周次时间班级姓名编制秦永恒审核课题：第二章第二节：电动势【教学目标】1．理解电动势的概念，掌握电动势的定义式。

2．通过本节课教学，使学生了解电池内部能量的转化过程，加强对学生科学素质的培养。

3．了解生活中的电池，感受现代科技的不断进步。

【教学重点】电动势的概念。

【教学难点】对电源内部非静电力做功的理解。

【教学过程】一、复习导入引导学生回顾上节课学习的“电源”的概念。

如图，在教材图2．1-2中电源的作用是什么？(1) 电源能够不断地将电子从A搬运到B，从而使A、B之间保持一定的电势差；电源能够使电路中保持持续。

(2)电源P在把电子从A搬运到B的过程中，电子的电势能如何变化？从另一个角度看，电源又发挥了怎样的作用？电子的电势能增加了，电源为电路提供了。

(3) 自然界中的能量是守恒的，电源为电路提供了电能，必然会有其他形式的能量减少，从能量转化和守恒的角度，你认为电源是个怎样的装置呢？电源是把其他形式能转化为的装置。

(4)电源又是如何把其他形式能转化为电能的呢？不同的电源把其他形式的能转化为电能的本领一样吗？这个本领用什么来描述呢？二、新课教学1．电源（投影）教材图2．2-1（如图所示）（1）用导线将电源连成最简单的电路，电路由哪几部分组成？电路由部分组成，电源外部能看得见的部分，称为外电路；电源内部看不见的部分，称为内电路。

（2）导线中的电场是什么电场？电流是怎样形成的？特点如何？为什么？导线中的电场是电场。

导线中的自由电子在电场力的作用下从电源正极向负极定向运动，形成电流。

导线中的电流是电流，因为导线中的电场是恒定电场，所以电子定向运动的速率是不变的，电流大小恒定。

(3) 自由电子在导线中定向运动，电场力功？(正，负)电子的电势能？（增加，减少（4）自由电子定向运动的速率是不变的，能量还守恒吗？该怎样理解？守恒。

自由电子与带正电的离子相互碰撞，在定向运动过程中受到阻力作用，电子要不断克服阻力做功，其动能向热能转化。

总结：概括地说，在电源外部，电场力对自由电子做正功，是电能转化为其他形式能，这个过程中消耗了电能。

这些电能又是哪里来的呢？电源把其他形式能转化为电能。

（5）电源是如何把其他形式能转化为电能的呢？在电源内部也存在电场，电场方向也是从正极指向负极。

根据电荷守恒定律，电源必须把自由电子不断地从正极搬运到负极，自由电子必须克服电场力做功，这就需要有“非静电力”作用于电子。

这个“非静电力”是电源提供的。

也就是说，电源通过非静电力做功，使电荷的电势能增加了。

（6）干电池、手摇发电机都可以做电源，这些电源中的非静电力相同吗？所起的作用相同吗？谈谈你的看法。

干电池中的非静电力是化学作用，手摇发电机的非静电力是电磁作用，前者把转化为电能，后者把转化为电能。

非静电力虽然不同，但从能量转化的角度看，他们所起的作用是相同的，都是把其他形式能转化为电能。

（7）电源有好多种，他们在把其他形式能转化为电能的本领相同吗？举例说明。

手电筒、家用照明电灯、汽车上的照明电灯等，亮度不同。

在物理学上，该如何描述电源的这种本领呢？2．电动势（1）电源移动电荷，增加电荷的电势能。

这与抽水机增加水的重力势能很相似。

不同的抽水机工作时，水能够被举起的高度有所不同，即单位质量的水所增加的重力势能不同。

思考问题：电源内非静电力在把正电荷从负极传送到正极或把负电荷从正极传送到负极的过程中，是不是非静电力做功越多，它做功的本领越大？该如何描述非静电力做功的本领？非静电力对电荷做功的多少与电荷的数量有关，不能用单纯的用做功多少来反映做功的本领。

类比抽水机对水做功，非静电力把相同数量的电荷从电源的一个极传送到另一极，做功越多，电荷获得的电势能就越多，可以用非静电力做功的多少与传送的电荷量的比值来反映非静电力做功的本领。

（2）电动势也是用比值定义的物理量，请把电动势的定义完整地说出来。

并写出电动势的定义式，说明给物理量符号的意义和单位。

如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。

用E表示电动势，则：E=W/q式中W，q的单位分别是（J）、（C）；电动势E的单位与电势、电势差的单位相同，是伏特（V）。

电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。

(3)电动势E的单位与电势、电势差的单位相同，电动势和电势差的物理意义有何不同呢？电动势：。

W表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能（或其它形式能）， E表示移动单位正电荷消耗化学能（或其它形式能），反映电源把其它形式能转化为电能的本领）。

电压：U=W/q。

W表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电势能，电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。

反映把电势能转化为其它形式能的本领。

(4)电源内部有无电阻？电源内部也是由导体组成的，也存在电阻。

这个电阻叫做电源的内阻，大小由电源自身特点决定。

三：作业：课后练习题怀仁六中高二年级物理配餐周次 时间 班级 姓名 编制 秦永恒 审核 课题：第二章 第二节： 电动势1．关于电流，以下说法正确的是( )A ．通过截面的电荷量多少就是电流的大小B ．电流的方向就是电荷定向移动的方向C ．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流D ．导体两端没有电压就不能形成电流2．电路中，每分钟有6×1013个自由电子通过横截面积为0.64×10－6 m 2的导线，那么电路中的电流是( )A ．0.016 mA B ．1.6 mA C ．0.16 μA D ．16 μA3．在国际单位制中，电流的单位是( ) A ．C/s B ．V/Ω C ．A D ．W/V4．一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( )A ．q vB ．q /vC ．q v SD ．q v /S5．某导体单位长度内电子数为n ，电子定向移动速率为v ，电子电荷量为e ，导体横截面积为S ，则导体中电流大小为( )A ．neS v B ．ne v C ．e v D ．e v /S6．下列关于电源电动势的说法，正确的是( )A ．电动势实质上就是电压B ．电动势越大，表明电源把其他形式的能转化为电能的本领越大C ．电动势是指电源内部非静电力所做的功D ．电动势在数值上等于在电源内部移动单位电荷非静电力所做的功7．关于电压与电动势的说法中正确的是( )A ．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B ．电动势就是电源两极间的电压C ．电动势公式E ＝W q 中的W 与电压U ＝W q中的W 是一样的，都是电场力做的功 D ．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量8．一般干电池的电动势为1.5 V ，说明电池内非静电力每移动1 C 的电荷做的功是________J ，其电势能________(填“增加”或“减小”)，是________能转化为________能的过程。

9．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，氢原子的电子在原子核的库仑力吸引下做半径为r 的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？10．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有几个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速度为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目为多少？(用I、Δt、q表示)11．由六节干电池串联组成的电池组对一电阻供电，电路中的电流为2 A，在10 s内电源做功为180 J，则电源的电动势为多少？12．随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场上已经占有了相当大的市场份额。

如图10－1所示是中国科健股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明，其中“3.7伏锂离子电池”中的3.7伏表明什么含义呢？700 mAh又表示什么意思呢？图10－113．铅蓄电池的电动势为2 V，一节干电池的电动势为1.5 V，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为0.1 A和0.2 A。

试求两个电路都工作20 s时间，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个电源把化学能转化为电能的本领更大？14．将电动势为3.0 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有6 C的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能？(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能？(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能？1D 2：C3．答案：C4．答案：A5．答案：B6．答案：B 、D7答案：D8．答案：1.5 增加 化学 电9．解析：截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量q ＝e ，则有I ＝q T ＝e T再由库仑力提供向心力有： k e 2r 2＝m 4π2T 2·r ，得T ＝2πr e mr k ，解得I ＝e 22πr 2m ·kmr 。

答案：I ＝e 22πr 2m·kmr 10．解析：根据电流的定义式可知，在Δt 内通过导线横截面的电荷量Q ＝I ·Δt ，所以在这段时间内通过的自由电子数为N ＝Q q ＝I ·Δt q 。

答案：I ·Δt q11．解析：电源做的功就是非静电力搬运电荷做的功。

在10 s 内共搬运的总电荷量为：q ＝It ＝2×10C ＝20 C 。

再根据W ＝qU ，式中的U 为电源电动势U ＝W q ＝18020V ＝9 V 。

答案：9 V 12解析：3.7伏表示电池的电动势为3.7 V 。

700 mAh 是指这个电池放电时能输出的总电荷量，即电池的容量。

答案：电池的电动势为3.7 V 电池的容量13．解析：对于铅蓄电池的电路，20 s 时间内通过的电荷量为q 1＝I 1t ＝2 C ，对于干电池的电路，20 s 时间内通过的电荷量为q 2＝I 2t ＝4 C ，由电动势的定义式E ＝W q得：W 1＝q 1E 1＝4 J ，W 2＝q 2E 2＝6 J ，即电源消耗的化学能分别为4 J 和6 J 。

电动势反映电源把其他能转化为电能本领的大小，电动势越大，转化本领越大。

故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大。

答案：4 J 6 J 铅蓄电池14．解析：(1)W ＝Eq ＝3×6 J ＝18 J ，电源中共有18 J 其他形式的能转化为电能。

(2)W 1＝U 1q ＝2.4×6 J ＝14.4 J ，外电路中共有14.4 J 电能转化为其他形式的能。

(3)内电压U 2＝E －U 1＝3 V －2.4 V ＝0.6 V ，所以W 2＝U 2q ＝0.6×6 J ＝3.6 J 。