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1、电源的电动势和内阻教学设计北京丰台二中 王锕一、教学背景分析【教材分析】本节课是高中物理教科版选修3-1第二章第六节内容，教材以“手电筒为什么不亮？”为问题出发，通过三个实验探究出电源端电压与标称电压不同，由此引出电动势与内阻的概念。以伏打电池为例，讲解了电池的作用，并引出电动势和内阻的概念。在理论分析时应用了能量守恒和转化的观点。【学情分析】学生在本节课前，已经学习了欧姆定律、焦耳定律、伏安法测电阻等，对外电路的研究比较全面，但对电源内部的研究几乎为零。所以电动势的概念很难理解，即使从能量守恒与转化的角度来理解用比值定义法定义的电动势也比较抽象。二、教学设计思想本节课的设计有两个主要的思路：
2、1、以能量守恒定律为最主要的方法，同时还运用了类比和比值定义等方法，引导学生依次找到电源的作用，电动势和内阻的概念。2、通过学生小实验，加深对路端电压的变化以及内阻的理解，从而降低概念理解的抽象问题。考虑到学生的现状和本节课的难度，对教材内容进行了适当的调整，以尽可能简单的实验得到电源端电压与标称电压不同的结论，增加了对电路中的电荷运动情况的分析，加深对电源作用的理解，从而使学生更好的理解电动势这一比较抽象的物理概念。三、教学目标（一）知识与技能1. 知道电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。2. 知道电动势和内阻是用来表征电源特性的两个物理量。3. 知道电动势由电源内部的非静
3、电力决定，明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和。4. 知道电源的内阻由电源结构决定，电源使用久了，内阻会变大。5. 能够从能量转化的角度理解并区分电动势和电压的物理意义。（二）过程与方法在电动势的教学中，通过类比的方法说明在不同的电源中，非静电力做功的本领不同，引入电动势的概念并明确电动势的物理意义，同时，还利用比值定义的方法定义了电动势的概念。（三）情感、态度与价值观通过发现问题到解决问题这一完整的教学过程，学生亲身感受知识的建立过程，得到成功的体验，享受成功的愉悦，增加了探索自然规律的兴趣。 四、教学重难点1.从能量转化的角度理解电动势的含义。2.区分电动势和电压。 五、教学用具
4、学生实验：两节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、定值电阻（约4欧）、开关、各一，导线7根。演示实验：1、耐压16伏的电容器、一节干电池、小灯泡、2、可调内阻电源、滑动变阻器、电压传感器3、不同型号的干电池、导线若干。多媒体设备一套：可供播放视频和 ppt 文稿等六、教学流程图学生实验提出问题进一步进行实验探究理 论分 析得到概 念解决问题七、教学过程(一) 情景引入教师活动：提问：一节干电池两端的电压是多少伏？两节干电池串联起来两端电压是多少伏？ 哪位同学测过电源的电压？现在请大家按照电路图测一下电源两端的电压。当滑动变阻器电阻变化时，电压表的示数如何变化？ 为什么电源两端的电压会小于标称电
5、压？并且随着外电阻的增大而增大？看来这个电路中还有我们不知道的世界，本节课我们重点研究电源。 设计意图：通过学生实验，提出问题。 学生活动：通过思考、回答、做实验、观察电压表示数的变化与电阻的关系产生认知冲突。(二) 电源的作用教师活动：演示实验：1、充电电容器放电，小灯泡做负载。 2、一节干电池做电源，小灯泡做负载。比较两次的现象，分析电路中正电荷的运动，用FLASH课件帮助学生理解，从能量转化的角度找到电源的作用：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。设计意图：通过演示实验，比较得出电路中有持续电流时正电荷运动的规律。学生活动：观察实验，比较现象、分析原因。了解电路中正电荷的运动
6、，理解电源的作用。(三) 内阻教师活动：提问：在日常的生活中，你还注意过哪些和电源相关的现象？电源发热过程中，能量是如何转换的？得出结论：电源也消耗电能。根据电源发热和焦耳定律，你还发现电源有哪些性质？找到内阻。根据电源旧了会更容易发热，可以看出旧电源的内阻比新电源大。 设计意图：根据生活中的观察体验和物理知识找到电源有内阻的性质。学生活动：思考、回答(四) 电动势教师活动：既然电源有内阻，当有电流流过时，内阻两端也会有电势差，那么外电路的电压和内电路的电压之间有什么关系呢？让我们一起走进电源的内部。学生活动：观察可调内阻电源教师活动：演示实验：用可调内阻电源、传感器测电压，EXCEL表格处理
7、实验数据。结论：内外电压之和是一个定值。这个值反映了电路消耗电能的情况，同时也反映了电源产生电能的本领。设计意图：通过演示实验，找到内外电压的关系，可以帮助学生理解电动势的物理意义。学生活动：猜测内、外电压的关系，计算相对误差，得出实验结论 教师活动：结论：内外电压之和是一个定值。这个值反映了电路消耗电能的情况，同时也反映了电源产生电能的本领。不同的电源把其他形式的能转化为电能的本领不一样。这个本领用电动势来描述，电源的标称电压就是电动势。 1. 实验结论：E= U外+U内 2.公式：3.单位：伏特（V），1V=1J/C4.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。电动势的特点：由
8、电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积、形状无关，与是否连入电路及外电路的情况无关。电动势与电压的区别：电动势反映电源把其它形式能转化为电能的本领。电压反映把电势能转化为其它形式能的本领。 电动势表征电源的性质，电势差表征电场的性质。注意事项：此处是本节课的重点，比较抽象，学生理解难度较大。强调能量的观点可以降低些难度。 学生活动：理解电动势的含义。 教师活动：思考题：1若电源内阻为r，电路中的电流为I，请找出E、U外、I、r的关系。 2若外电路为纯电阻电路，且电阻为R，请找出E、I、r、R间的关系。等效法： 学生活动：理解等效的思想。(五) 活学活用 电源的内电压是很难测量的，你有没有方法能
9、够方便的粗略测量电源的电动势？(六) 课堂小结1、本节课你印象最深的是什么？2、你还想研究什么？(七) 布置作业右图是几种常用的电池，新型电池的发展很快，请通过网络调查电源的种类及目前的发展情况。八、板书设计电源的电动势和内阻一、电源的作用 从能量转化和守恒的角度来看 ，电源是通过非静电力做功，把其他形式的能转化为电能的装置。二、电阻：电源内部的电阻电动势与路端电压和电源内部电势降落的关系：E=U+Ir三、电动势1实验结论：E= U外+U内 2.公式：3.单位：伏特（V） 1V=1J/C4.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移
10、送到正极所做的功。5.电动势与电压的区别：电动势：反映电源把其它形式能转化为电能的本领。表征电源的性质电压：反映把电势能转化为其它形式能的本领。征电场的性质。 九、教学反思通过本节课的教学，学生对通路时路端电压不等于电动势体会深刻，并且通过实验能够理解通路时内、外电压之和是个定值，从而能够较好的理解电动势的物理意义。能够利用能量转化和守恒的观点解决内、外电路能量的转化。基本完成了教学目标。主要有以下几点不足：1教科版教材中电源的作用是这一节的内容之一，而电源内部电荷的运动及非静电力做功是学生的难点，为了降低难度，本节课用了相互对比的两个实验，这样就占用较多的时间，电动势那部分就略显单薄。2.虽然课堂上电动势的推导很顺利，但学生对这部分的理解还是很困难，课后练习时反映出教学效果不够理想，主要问题集中在路端电压与内、外电压的关系上。改进建议：1.如果把电源内部电荷移动的方向和电源的作用放在本节课前学习，减轻了本节课的难度，应该在电动势的教学上取得较好的效果。2.电势能、电能的关系以及电场力做功中能量的转化是学生理解电动势的基础，应该在讲电动势前复习一下。