本教學計劃旨在幫助高二學生理解電動勢的概念及其相關公式，掌握電池內部能量轉化的過程，并提升科學素養。教學重點為電動勢的基本概念，難點在于理解電源內部非靜電力對電荷的功。通過復習導入、探究式教學和分組討論，學生將探討電源的工作原理，分析電場力與自由電子的運動，以及電源如何將其他形式的能量轉化為電能。教師將引導學生理解電動勢的定義及其與電勢和電勢差的區別，探討電源內部的電阻和影響電動勢的因素。通過“科學漫步”部分，學生將了解到日常生活中電池的應用及重要參數。教學反思強調應注重啟發學生思考，以幫助他們更好地理解復雜的物理概念。

【教學目標】

1. 理解電動勢的定義，掌握電動勢的相關公式。

2. 通過教學，使學生掌握電池內部能量轉化的過程，增強科學素養的培養。

3. 了解日常生活中的電池，感受科技發展的成就。

【教學重點】

電動勢的基本概念。

【教學難點】

理解電源內部非靜電力對電荷做功的過程。

【教學方法】

探究式教學、講授、分組討論。

【教學過程】

一、復習導入

教師：請大家回顧一下上一節課所學的“電源”概念。(展示投影)請看圖書中的電源作用是什么?

教師：(1)用導線連接電源，形成最簡易的電路，這個電路由哪些部分組成?

(2)導線內的電場屬于什么類型的電場?電流是如何產生的?有何特征?為什么?

學生思考后回答：(1)電路由兩部分構成，外部可見的部分稱為外電路;而內部不可見的部分則稱為內電路。

(2)導線中的電場是恒定電場。當電場力作用于自由電子時，電子從電源正極向負極方向定向運動，形成電流。由于導線內是恒定電場，所以電流也保持恒定，電子的定向運動速率不變。

教師：當自由電子在導線中定向運動時，電場力對其做了怎樣的功?電子的電勢能又發生了什么變化?

學生：是正功，電勢能減少。

教師：自由電子的定向運動速率是恒定的，那么能量是否依舊守恒?應該如何理解?

學生：是守恒的。因為自由電子在其定向運動的過程中與帶正電的離子碰撞，受到阻力，電子需要不斷克服這個阻力做功，因此其動能轉化為熱能。

教師大家說得很好，可以概括為，在電源外部，電場力對自由電子做正功，電能轉化為其他能量，同時消耗了電能。這些電能又是從哪里來的呢?

學生：是電源將其他形式的能量轉化為電能。

教師：根據前面的討論，大家可以談談電源是如何將其他形式的能量轉化為電能的嗎?

學生思考后回答：電源內部也有電場，電場方向是從正極指向負極。根據電荷守恒定律，電源需要不斷將自由電子從正極轉移到負極，電子必須克服電場力做功，這種力就是電源提供的“非靜電力”。電源通過非靜電力做功使電荷的電勢能增加。

教師點評并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：我們來看干電池和手搖發電機，討論這些電源中的非靜電力是否相同?它們的作用是否一致?請分享你的看法。

學生思考后分組討論，代表回答。

干電池中的非靜電力是通過化學反應產生的，而手搖發電機的非靜電力則源于電磁原理。雖然這兩者的非靜電力不同，但從能量轉化的角度來看，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：電源的種類多樣，它們在進行能量轉化時的能力相同嗎?請舉例說明。

學生舉例：機動手電筒、家用電燈、汽車照明燈等，雖然它們的亮度不同。

教師：在物理學中，我們如何來描述電源的這種能力呢?

2. 電動勢

教師：電源在移動電荷時，會增加電荷的電勢能，這與抽水機提升水的重力勢能非常相似。不同的抽水機能夠將水舉到的高度各不相同，也就是說它們所增加的重力勢能不同。

請思考：在電源內部，非靜電力在將正電荷從負極送往正極，或將負電荷從正極送往負極的過程中，非靜電力所做的功越多，它的做功能力是不是也越大?該如何描述非靜電力的做功能力?

學生思考，分組討論，代表回答。教師進一步引導，得出：

非靜電力對電荷做的功與電荷數量有關，單純用做功的多少來反映其能力是不夠的。

將此與抽水機的工作進行類比，非靜電力在把相同數量的電荷從電源一極傳送至另一極時，所做的功越多，電荷所獲得的電勢能也越高。我們可以用非靜電力做功與電荷數量的比值來反映其做功能力。

教師：電動勢也是一個比值的物理量，請完整說出電動勢的定義，并寫出其公式，說明各個物理量符號的含義及單位。

學生經過思考，給出電動勢的定義，并寫出相應的公式。

若電源在移動電荷q時所做的功為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、電勢差相同，均為伏特(V)。

電動勢的值由電源內部非靜電力的特性決定，與電源的體積和外電路無關。

教師：電動勢E的單位與電勢、電勢差的單位相同，但電動勢和電勢差的物理意義有何區別呢?

學生思考后，分組討論，代表回答。

電動勢：。W表示正電荷在電場力影響下，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所消耗的電勢能，反映了電勢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：是的，電源內部由導體組成，也存在電阻，這個電阻被稱為電源內部的內阻，其大小由電源的特點決定。

3. 科學漫步──生活中的電池

教師：請同學們閱讀課本中的“科學漫步”部分，并思考相關問題。

問題1：請列舉你生活中常見的電池，并說出它們的主要用途?

問題2：電動勢由哪些因素決定?

問題3：我們學習電源（電池）時有哪些重要參數?

教學反思：

電動勢的講解是一個采用類比法的良好例子，學生對于電源功能的理解相對容易，但當涉及化學能轉化為電能，電能再轉化為其他形式能，以及非靜電力與電場力做功等概念時，他們常常會混淆。教師應在這些方面啟發學生思考，培養他們提出和解決問題的能力。