人教版高中物理选修3-1电动势.docx

2 电动势1．知道电源是把其他形式的能转化为电能的装置。

2．了解电动势的物理意义，知道它的定义式。

3．理解电源的内电阻。

如图所示，这是一块手机上使用的锂离子电池，上面的几个数据：“电压：3.7 V 容量：1 000 mA·h ”，你知道上面各值表示的物理意义吗？答案：提示：“电压：3.7 V ”是该电池的电动势；“容量：1 000 mA·h ”是指该电源的最大放电电荷量，例如用10 mA 的电流对外供电可以供100个小时。

1．电源电源是通过________做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

思考1：你对非静电力是怎样理解的？2．电动势(1)定义：在电源内部从负极到正极移送正电荷________________跟被移送的____的比值叫做电源的电动势。

(2)公式：______，电动势在数值上等于非静电力把______________在电源内部从负极移送到正极所做的功。

(3)单位：在国际单位制中为____，简称伏，符号为V 。

(4)标量：电动势只有大小，没有方向。

但电源有__、__极。

(5)物理意义：描述电源把其他形式的能转化为电势能的____的物理量。

思考2：对于不同型号的干电池，其电动势都是1.5 V ，这说明了什么问题？3．电源的内阻电源内部的________________叫做电源的内阻。

注意：为了描述电动势与电流方向的关系，给电动势也规定了一个方向，就是在电源内部从负极指向正极的方向，与电流流过电源内电路的方向相同。

思考3：干电池用久了，电池的内阻变吗？答案：1．非静电力思考1提示：在电源内部，非静电力做功是将其他形式的能转化为电能。

例如化学电池中的非静电力就是化学力。

2．(1)非静电力所做的功W 电荷量q (2)qW E 1 C 的正电荷 (3)伏特 (4)正 负 (5)本领思考2提示：电源电动势是电源的属性，大小取决于非静电力的性质，与电源的大小无关。

3．导体所具有的电阻思考3提示：变大。

第二节、电动势教学设计一教材分析电动势的概念比较抽象，是教学中的一个难点。

但学生对各种电源比较熟悉，所以本设计从介绍各种电源开始，明确本节课要研究电源的共同特性。

通过对电路中产生持续稳定电流原因的探讨，使学生知道电源工作过程中电源内部存在非静电力的作用。

在讨论非静电力做功将其他形式的能转化为电能的过程中引入电动势概念。

在学习闭合电路的基础上介绍外电路和内电路、外电阻和内电阻，外电压和内电压的意义，通过演示实验让学生直观感受内电阻的存在。

在闭合电路中能量转化的讨论中采用类比儿童乘坐滑梯的方法帮助学生理解。

二、教学目标（一）知识与技能1．理解电动势的的概念及定义式。

知道电动势是表征电源特性的物理量。

2．从能量转化的角度理解电动势的物理意义。

（二）过程与方法通过类比的方法使学生加深对电源及电动势概念的理解。

（三）情感态度与价值观了解生活中电池，感受现代科技的不断进步三、教学重点与难点：重点：电动势的的概念难点：对电源内部非静电力做功的理解四学情分析、通过复习静电力概念，明确静电力的作用效果，通过类比，分层次提出相应问题，通过师生互动式的分析讨论，逐步明确电路中形成持续电流的原因。

利用多媒体动画形象地将形成电流和水流条件进行类比，通过非重力对水的作用和非静电力对电荷的作用进行类比中得出非静电力的概念。

通过讨论不同电源把其他形式的能转化为电能的本领不同过程中逐步建立电动势的概念，并通过电动势和电压概念本质区别的讨论，加强对电动势概念的理解五教学方法：实验，多媒体六课前准备：实验教具七课时安排：一课时八教学过程：（一）预习检查、总结疑惑要点：电源、恒定电流的概念（二）情景引入、展示目标新课讲解-----第二节、电动势〖问题〗1。

在金属导体中电流的形成是什么？（自由电子）2．在外电路中电流的方向？（从电源的正极流向负极）3．电源是靠什么能力把负极的正电荷不断的搬运到正极以维持外电路中恒定的电流？结合课本图2。

高中物理学习材料唐玲收集整理章末总结第一部分题型探究静电力与平衡把质量m 的带负电小球A ，用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为Q 的带正电球B 靠近A ，当两个带电小球在同一高度相距r 时，绳与竖直方向成α角．试求：(1)A 球受到的绳子拉力多大？ (2)A 球带电荷量是多少？【思路点拨】(1)对小球A 受力分析，受重力、静电引力和绳子的拉力，根据三力平衡求出绳子拉力；(2)根据库仑定律求出小球A 的带电量．解析：(1)带负电的小球A 处于平衡状态，A 受到库仑力F ′、重力mg 以及绳子的拉力T 的作用，其合力为零．因此mg －Tcos α＝0，F ′－Tsin α＝0得T ＝mgcos α，F ′＝mgtan α.(2)根据库仑定律F ′＝k qQr 2，所以A 球带电荷量为q ＝mgr 2tan αkQ.答案：(1)A球受到的绳子拉力F′＝mgtan α(2)A球带电荷量是q＝mgr2tan αkQ小结：本题先根据平衡条件得到库仑力，再根据库仑定律求出B 球的带电量．►针对性训练1．用两根长度均为L的绝缘细线各系一个小球，并悬挂于同一点．已知两小球质量均为m，当它们带上等量同种电荷时，两细线与竖直方向的夹角均为θ，如图所示．若已知静电力常量为k，重力加速度为g.求：(1)小球所受拉力的大小；(2)小球所带的电荷量．解析：(1)对小球进行受力分析，如图所示．设绳子对小球的拉力为T ，则T ＝mgcos θ(2)设小球在水平方向受到库仑力的大小为F ，则F ＝mgtan θ，又因为：F ＝k Q 2r2，r ＝2Lsin θ所以Q ＝2Lsin mgtan θk. 答案：见解析 粒子在电场中的运动一带电的粒子射入一固定的点电荷Q 形成的电场中，沿图中虚线由a 点运动到b 点，a 、b 两点到点电荷的距离分别是r a 、r b ，且r a ＞r b ，若粒子只受电场力，则在这一过程中( )A ．粒子一定带正电荷B ．电场力一定对粒子做负功C ．粒子在b 点的电势一定高于a 点的电势D ．粒子在b 点的加速度一定小于在a 点的加速度【思路点拨】由于粒子运动的轨迹是远离电荷Q的，所以可以判断它们应该是带同种电荷；再由电场力的方向和粒子运动的方向的关系，可以判断做功的情况；根据电场线的疏密可以判断出场强的大小，进而可以判断出电场力和加速度的大小．解析：A.由粒子的运动的轨迹可以判断出粒子和点电荷Q之间的作用力是互相排斥的，所以它们应该是带同种电荷，但不一定就是带正电荷，所以A错误．B．由于粒子和点电荷Q之间的作用力是互相排斥的，而粒子是向着电荷运动的，也就是库仑力的方向和粒子运动的方向是相反的，由功的公式可以判断电场力一定对粒子做负功，所以B正确．C．由A的分析可知，不能判断Q带的电荷的性质，所以不能判断ab点的电势的高低，所以C错误．D．由于r a＞r b，根据E＝k Qr2可以判断a点的场强要比b点小，所以粒子在b点时受的电场力比较大，加速度也就大，所以D错误．答案：B小结：本题是对电场性质的考查，根据粒子的运动的轨迹判断出粒子和电荷Q所带的电荷的性质，是解决本题的关键，当然还要理解电场线与场强的关系．►针对性训练2．(多选)一带电粒子在正电荷形成的电场中，运动轨迹如图所示的abcd曲线，下列判断正确的是(BC)A．粒子带负电B．粒子通过a点时的速度比通过b点时大C．粒子在a点受到的电场力比b点小D．粒子在a点时的电势能比b点大解析：A.轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向，知电场力背离正电荷方向，所以该粒子带正电．故A错误．B．从a到b，电场力做负功，根据动能定理，动能减小，a点动能大于b点动能，则a点速度大于b点的速度．故B正确．C．b点的电场线比a点电场线密，所以b点的电场强度大于a 点的电场强度，所以粒子在a点的电场力比b点小．故C正确．D．从a到b，电场力做负功，电势能增加．所以a点的电势能小于b点的电势能．故D错误．功能关系在电场中的运用如图所示，在点电荷＋Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子(带电荷量是质子的2倍，质量是质子的4倍)分别从A点由静止释放到达B点时，它们速度大小之比为多少？解析：质子和α粒子都是正离子，从A 点释放后将受电场力作用，加速运动到B 点，设AB 间的电势差为U ，根据动能定理得：对质子：q H U ＝12m H v 2H ①对α粒子：q αU ＝12m αv 2α ②由①②得v Hv α＝q H m αq αm H ＝21答案：将质子和α粒子分别从A 点由静止释放到达B 点时，它们的速度大小之比是2∶1.►针对性训练3．如图所示，一电子(质量为m ，电量绝对值为e)处于电压为U 的水平加速电场的左极板A 内侧，在电场力作用下由静止开始运动，然后穿过极板B 中间的小孔在距水平极板M 、N 等距处垂直进入板间的匀强偏转电场．若偏转电场的两极板间距为d ，板长为l ，求：(1)电子刚进入偏转电场时的速度v 0；(2)要使电子能从平行极板M 、N 间飞出，两个极板间所能加的最大偏转电压U max ′.解析：(1)在加速电场中，由动能定理有： eU ＝12mv 20－0①解①得：v 0＝2eUm.② (2)电子在偏转电场中做类平抛运动，有： 平行极板方向：l ＝v 0t ③ 垂直极板方向：y ＝12eU ′dm t 2④要飞出极板区：y ≤d2 ⑤联解③④⑤式得：U ′≤2d 2l 2U ，即U ′max ＝2d 2l 2U.⑥答案：见解析 创新探究有这样一种观点：有质量的物体都会在其周围空间产生引力场，而一个有质量的物体在其他有质量的物体所产生的引力场中，都要受到该引力场的引力(即万有引力)作用，这种情况可以与电场类比，那么，在地球产生的引力场中重力加速度，可以与电场中下列哪个物理量相类比( )A ．电势B ．电势能C ．电场强度D ．电场力解析：本题的情境比较新，引力场与电场是两个不同性质的场，但有可比性．引力场的特点是对处于引力场的有质量的物体有力的作用即F ＝mg ，g 为重力加速度，这是引力场中力的性质．而电场的特点是对处于电场的电荷有力的作用即F ＝Eq ，E 为电场强度．两者都是从力的角度显示场的重要性质．答案：C第二部分 典型错误释疑典型错误之一 忽视对电性的讨论真空中两个静止点电荷相距10 cm ，它们之间的相互作用力大小为9×10－4 N ，当它们合在一起时，成为一个带电量为3×10－8 C 的点电荷，问：原来两个电荷的带电量各为多少？【错解】根据电荷守恒定律：q 1＋q 2＝3×10－8 C ＝a ①根据库仑定律：q 1q 2＝r 2k F ＝（10×10－2）29×109×9×10－4 C 2＝1×10－15 C 2＝b以q 2＝bq 1代入①式得：q 21－aq 1＋b ＝0解得q 1＝12(a ±a 2－4b)＝12(3×10－8±9×10－16－4×10－15)C.【分析纠错】学生的思维缺乏全面性，因两点电荷有可能同号，也有可能异号．题中仅给出相互作用力的大小，两点电荷可能异号，按电荷异号计算．由q 1－q 2＝3×10－8 C ＝a. q 1q 2＝1×10－15 C 2＝b.得q 21－aq 1－b ＝0，由此解得：q 1＝5×10－8 Cq 2＝－2×10－8 C.典型错误之二 因错误理解直线运动的条件而出错如图所示，一粒子质量为m ，带电量为＋q ，以初速度v 与水平方向成45°角射向空间匀强电场区域，粒子恰做直线运动．求这匀强电场最小场强的大小，并说明方向．【错解】因粒子恰做直线运动，所以电场力刚好等于mg ，即电场强度的最小值为：E min ＝mg q.【分析纠错】因粒子恰做直线运动，说明粒子所受的合外力与速度平行，但不一定做匀速直线运动，还可能做匀减速运动．受力图如图所示，显然最小的电场强度应是：E min ＝mgsin 45°q ＝2mg2q，方向垂直于v 斜向上方．典型错误之三 因错误判断带电体的运动情况而出错质量为m 的物块，带正电Q ，开始时让它静止在倾角α＝60°的固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置放在水平方向、大小为E ＝3mgQ 的匀强电场，如图所示，斜面高为H ，释放物体后，物块落地的速度大小为( )A.（2＋3）gHB.52gH C ．22gH D ．223gH 【错解】不少同学在做这道题时，一看到“固定光滑绝缘斜面”就想物体沿光滑斜面下滑不受摩擦力作用，由动能定理得：mgH ＋QEH2＝12mv 2，得v ＝（2＋3）gH 而错选A. 【分析纠错】其实“固定光滑绝缘斜面”是干扰因素，只要分析物体的受力就不难发现，物体根本不会沿斜面下滑，而是沿着重力和电场力合力的方向做匀加速直线运动，弄清了这一点，就很容易求得本题正确答案应是C.典型错误之四 因忽视偏转电场做功的变化而出错一个动能为E k 的带电粒子，垂直于电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2E k ，如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍，那么它飞出电容器时的动能变为( )A ．8E kB ．5E kC ．4.25E kD ．4E k【错解】当初动能为E k时，未动能为2E k，所以电场力做功为W ＝E k；当带电粒子的初速度变为原来的两倍时，初动能为4E k，电场力做功为W＝E k；所以它飞出电容器时的动能变为5E k，即B选项正确．【分析纠错】因为偏转距离为y＝qUL22mdv20，所以带电粒子的初速度变为原来的两倍时，偏转距离变为y4，所以电场力做功只有W＝0.25E k，所以它飞出电容器时的动能变为4.25E k，即C选项正确．。

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第2节 电_动_势1.电动势与电压的单位都是伏特，但二者意义不同，电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，电动势的大小仅取决于电源本身。

2．电动势的定义式为E ＝W q，电动势和内阻是电源的两个重要参数。

电源在电路中的作用[自学教材] 1．非静电力 (1)定义：非静电力是指电源把正电荷(负电荷)从负极(正极)搬运到正极(负极)的过程中做功的力，这种非静电力做的功，使电荷的电势能增加。

(2)在电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；在发电机中，非静电力的作用是电磁作用，它使机械能转化为电势能。

2．电源(1)定义：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

(2)不同的电源，非静电力做功的本领不同，这是由电源本身性质决定的。

[重点诠释]正确理解非静电力(1)如图2－2－1所示，在电源外部的电路里，自由电荷在电场力作用下移动，电场力做正功，电势能转化为其他形式的能；在电源内部自由电荷移动的方向与受到的电场力方向相反，移送电荷的不再是电场力，叫做“非静电力”。

非静电力做功将电荷“移送”到电势能高的电极，增加电势能(消耗其他形式的能)。

所以可以说：电源是通过非静电力做功，将其他形式的能转化为电能的装置。

图2－2－1(2)从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

(3)作用：保持两极间有一定电压，供给电路电能。

[特别提醒] 在外电路中，静电力做功将电能转化为其他形式的能，而在内电路中，非静电力做功将其他形式的能转化为电能。

电源被形象地比喻为“抽水机”。

1．关于电源的说法正确的是( )A ．电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场B ．在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极流向正极C ．在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极D ．在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能解析：无论电源内部还是外部，电场都是由正极指向负极，故A 错；在外部电路中，负电荷靠电场力由负极流向正极，而内部电路中，正电荷由负极流向正极，因电场力与移动方向相反，故必有非静电力作用在电荷上才能使其由负极流向正极，在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能，故B 、C 、D 正确。

电动势知识集结知识元电动势知识讲解电源和电动势1．电源（1）电源能维持电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极。

（2）电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场。

在电源内部的电场中正电荷所受的静电力阻碍它向正极的移动，要使正电荷向正极移动，就一定要有非静电力作用于电荷才行，这种非静电力会使在电源内部的正电荷由负极向正极移动，此时非静电力做正功，静电力做负功，电荷的电势能增大。

（3）从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

2．电源的作用（1）维持电源的正、负极间有一定的电势差。

（2）在闭合电路中，使导线中的自由电子发生定向移动，保持恒定的电流。

3．对电源作用的理解（1）电源在电路中的作用可与生活中抽水机的作用类比便于理解。

如图所示，水池A、B 的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。

A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。

但若在水池A、B间连一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，保持A、B之间的高度差，从而在水管中就有源源不断的水流了。

电源在电路中的作用就是不断地将流到负极的正电荷搬运到正极，从而保持正负极间有一定的电势差，电路中便有持续的电流。

（2）从能量转化的角度来看，当水由A池流入B池时，由于重力做功，水的重力势能减少转化为其他形式的能。

如图当抽水机将B中的水抽到A中的过程中，要克服水的重力做功，将其他形式的能转化为水的势能。

同理在电源内部如图，由于存在由正极指向负极的电场，当把正电荷由负极搬运到正极的过程中，就要有非静电力作用于电荷来克服电场力做功，使电荷的电势能增加，即从能量转化来看，电源是把其他形式的能转化为电能的装置。

4．电动势（1）物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。

（2）定义：电动势指在电源内部，非静电力把正电荷由负极移送到正极，非静电力所做的功W与q的比值，用E表示。

（精心整理，诚意制作）选修3-1第二章第二节《电动势》课后巩固提升（40分钟）1．描述电源能量转化本领大小的物理量是()A．电源的总功率 B．电源的电动势C．路端电压 D．电源的输出功率2.对于不同型号的干电池，下列说法中正确的是()A．1号干电池的电动势大于5号干电池的电动势B．1号干电池的容量比5号干电池的容量大C．1号干电池的内阻比5号干电池的内阻大D．把1号和5号干电池分别连入电路中，若电流I相同，它们做功的快慢相同3．下列说法中正确的是()A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B．电源的电动势在数值上等于两极间的电压C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高4．关于电源的电动势，下列说法中不正确的是()A．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大B．电源的电动势就是电源电压，也就是路端电压C．电源的电动势在数值上等于电源在搬运单位电荷时非静电力所做的功D．电源的电动势由电源自身决定，与外电路的组成无关5.手电筒的两节干电池,已经用了较长时间,小灯泡只能发出微弱的光,把它们取出来,用电压表测电压,电压表示数很接近3 V,再把它们作为一个电子钟的电源,电子钟能正常工作。

下列说法正确的是()A.这两节干电池的电动势减小了很多B.这两节干电池的内电阻增加较大C.这台电子钟的额定电压一定比手电筒里的小灯泡额定电压小D.这台电子钟正常工作时的电流一定比手电筒里的小灯泡正常工作时电流小6.如图为一块手机电池的背面印有一些符号，下列说法正确的是( )A. 该电池的容量为620mAhB. 该电池的电动势为4.2VC. 该电池在工作1小时后达到的电流为620mAD. 若电池以10mA的电流工作，可用62小时7．太阳能电池已经越来越多地应用于我们生活中，有些太阳帽前安装的小风扇就是靠太阳能电池供电的．可以测得某太阳能电池可产生0.6 V的电动势，这表示() A．电路中每通过1 C电荷量，太阳能电池把0.6 J的太阳能转变为电能B．无论接不接入外电路，太阳能电池两极间的电压都为0.6 VC．太阳能电池在1 s内将0.6 J的太阳能转变为电能D．太阳能电池将太阳能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)将化学能转化为电能的本领小8．如图所示是常用在电子手表和小型仪表中的锌汞电池，它的电动势约为1.2V，这表示()A．电路通过1C的电荷量，电源把1.2J其他形式能转化为电能B．电源在每秒内把1.2J其他形式能转化为电能C．该电源比电动势为1.5V的干电池做功少D．该电源与电动势为1.5V的干电池相比，通过1C电荷量时转化为电能少9．随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场上已经有相当大的市场份额．如图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，由此可知该电池的电动势、待机状态下的平均工作电流分别是()A．4.2 V7.29 mA B．4.2 V700 mAC．3.7 V7.29 mA D．3.7 V700 mA10．下列说法中正确的是()A．同一型号干电池，旧电池比新电池的电动势小，内阻大，容量小B．电源电动势E与通过电源的电流I的乘积EI表示电源内静电力的功率C．1号干电池比5号干电池的电动势小，容量大D．当通过同样的电荷量时，电动势为2V的蓄电池比1.5V的干电池提供的电能多11．硅光电池作为电源已广泛应用于人造卫星、灯塔和无人气象站等，高速公路上安装的“电子眼”通常也采用硅光电池供电．硅光电池的原理如图所示，a、b是硅光电池的两个电极，P、N是两块硅半导体，E区是两块半导体自发形成的匀强电场区，P的上表面镀有一层增透膜．光照射到半导体P上，使P内受原子束缚的电子成为自由电子，自由电子经E区电场加速到达半导体N，从而产生电动势，形成电流．以下说法中正确的是()A．E区匀强电场的方向由P指向NB．电源内部的电流方向由P指向NC．a电极为电池的正极D．硅光电池是一种把化学能转化为电能的装置。