認識其在電路中的核心作用是至關重要的。本教學計劃旨在結合人教版高二物理課程，深入探討電動勢的概念、特性及其與電流之間的關系。通過實驗與理論的結合，引導學生發現電動勢的實際應用，培養他們的科學思維能力與實踐動手能力。這不僅為他們今后的物理學習奠定堅實基礎，也為未來的科技創新注入靈感。

【教學目標】

1. 理解電動勢的基本概念，并掌握其定義和相關公式。

2. 通過本節課的教學，使學生認識到電池內部能量轉化的過程，增強學生的科學認知能力。

3. 了解日常生活中常見的電池，感受現代科技的進步。

【教學重點】

電動勢的概念及其應用。

【教學難點】

理解電源內部非靜電力所做功的過程。

【教學方法】

探究、講授與討論相結合。

【教學過程】

一、復習導入

教師：引導學生回顧上節課所學的“電源”概念。(投影)如圖，教材中的電源指的是什么?

教師：(1) 請用導線連接電源，形成最基本的電路，這個電路包含哪些部分?

(2) 導線內的電場是什么類型的電場? 電流又是如何產生的？具體特點是什么？

學生思考后回答：(1) 電路分為外電路和內電路，外電路是可見的部分，內電路則是不可見的部分。

(2) 導線中的電場為恒定電場。它的自由電子在電場力作用下，從正極向負極定向運動，形成電流。導線內的電流為恒定電流，因為電場是恒定的，所以電子的定向運動速率保持不變，電流大小也保持恒定。

教師：自由電子定向運動時，電場力做了什么功？電子的電勢能又是如何變化的？

學生：正功；減少。

教師：自由電子的運動速率不變，能量守恒是否仍然成立？這如何理解？

學生：守恒。自由電子與正離子間的碰撞導致阻力，需要不斷克服阻力做功，因此其動能轉化為熱能。

教師正確，簡而言之，在電源外部，電場力對自由電子做正功，實現電能轉化為其他能量形式的過程，這一過程中消耗了電能。這些電能是從哪來的呢？

學生：電源將其他形式的能量轉化為電能。

教師：那么，大家討論一下，電源是如何實現這種能量轉化的呢？

學生思考回答：電源內部有電場，方向同樣是正極指向負極。根據電荷守恒定律，電源必須將自由電子不斷從正極移動到負極，以克服電場力做功，這需要“非靜電力”的作用。也就是說，電源通過非靜電力做功，提升了電荷的電勢能。

教師點評幫助學生建立電源的概念：電源是通過非靜電力做功，將其他形式的能量轉化為電能的裝置。

教師：展示干電池與手搖發電機，提出問題：這兩種電源中的非靜電力是否相同？功能又有何異同？請暢談你的看法。

學生思考，分組討論，選出代表回答。

干電池中的非靜電力來源于化學作用，而手搖發電機中的非靜電力則源于電磁作用。盡管非靜電力不同，但從能量轉化的角度看，它們的作用是相同的，都是將其他形式的能量轉化為電能。

教師：電源可以有多種形式，它們在能量轉化方面的能力是一樣的嗎？請舉例說明。

學生舉例：例如手電筒、家用照明燈、汽車照明燈等，它們的亮度各不相同。

教師：在物理學上，我們應如何描述電源的這種能力呢？

2. 電動勢

教師：電源移動電荷，增加電荷的電勢能，這和抽水機提升水的重力勢能很相似。不同的抽水機工作時，水能夠被提升的高度也是不同的，單位水所增加的重力勢能也各有差異。

思考問題：在電源內，非靜電力在將正電荷從負極傳送到正極或將負電荷從正極傳送到負極的過程中，非靜電力做功的多少是否與其能力成正比？如何衡量非靜電力做功的能力？

學生思考，分組討論，選出代表回答，教師引導得出：

非靜電力對電荷做功的多少與電荷的數量密切相關，不能僅用做功的絕對值來反映其能力。

類比抽水機對水做功，非靜電力在傳送相同性能的電荷時，做功越多，電荷所獲得的電勢能也越多，可以用非靜電力做功與傳送電荷數量的比值來描述非靜電力做功的能力。

教師：電動勢也是一個比值，大家可以完整地說出電動勢的定義，并寫出其定義式，同時說明各物理量符號的意義和單位。

學生思考后得出電動勢的定義，并寫出其定義式。

如果電源在移動電荷q時，非靜電力所做的功為W，則W與q的比值中，W的單位為焦耳(J)，q的單位為庫侖(C)；電動勢E的單位與電勢和電勢差相同，都是伏特(V)。

電動勢的特性由電源內部的非靜電力決定，與電源的體積及外部電路無關。

教師：電動勢E的單位與電勢、電勢差相同，但它們的物理意義有何不同呢？

學生思考，分組討論，選出代表回答。

電動勢：W表示正電荷在電場力作用下從一點移動到另一點所消耗的電勢能，而電壓則表示移動單位正電荷消耗的電勢能，這是電能轉化為其他形式能的能力。

教師：電源內部是否存在電阻？

學生：電源內部同樣由導體構成，也存在電阻，這個電阻被稱為電源的內阻，其大小由電源的自身特性決定。

3. 科學漫步——生活中的電池

教師：讓學生閱讀課本“科學漫步”，提出問題，引導思考。

問題1：列舉生活中常見的電池，并說明它們的主要用途？

問題2：電動勢的決定因素是什么？

問題3：我們在學習電源（電池）時需要關注哪些重要參數？