1、电动势 学习目标1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置2.了解电路中(电源外部和内部)自由电荷定向移动的过程中，静电力和非静电力做功与能量转化的关系(难点) 3.了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式(重点) 4.了解电源内电阻电源先填空非静电力：(1)非静电力的作用：把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能(2)非静电力的实质：在电池中是指化学作用，在发电机中是指电磁作用(3)电源：通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置再思考从功能关系的角度分析：非静电力做功和静电力做功是否相同？为什么？【提示】静电力做功与非静电力做功不同，静电力做功
2、是将电能转化为其他形式的能，而非静电力做功是在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能后判断(1)在电源内部静电力做负功()(2)非静电力做功，可以使正电荷在电源内部由负极移动到正极()(3)静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少()(4)在电源外部静电力使正电荷定向移动，在电源内部是非静电力使正电荷移动，因而形成电流()电源的电动势和内阻先填空1电动势(1)物理意义：反映电源非静电力做功的本领的大小(2)大小：在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功即E.(3)单位：伏特(V)(4)大小的决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电
3、源的体积无关，跟外电路也无关(5)常用电池的电动势干电池铅蓄电池锂电池锌汞电池1.5 V2 V3 V或3.6 V1.2 V2.内阻：电源内部导体的电阻3容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：Ah或mAh.再思考对于不同型号的干电池，其电动势均为1.5 V，这说明了什么？【提示】电动势是描述电源属性的物理量，其大小决定于非静电力做功的性质，与电池体积无关不同型号干电池只是容量不同后判断(1)电源的电动势就是电源两端的电压()(2)所有电池的电动势都是1.5 V()(3)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功()(4)电动势公式E中的W与电压U中的W是一样
4、的，都是电场力做的功()(5)电源的电动势大说明其把其他形式的能转化为电能的本领大()预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3问题4学生分组探究一对非静电力的理解(深化理解)第1步探究分层设问，破解疑难1非静电力做功与静电力做功有何区别？2不同的电源非静电力相同吗？第2步结论自我总结，素能培养1模型类比(1)抽水机：如图221，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，
5、保持A、B之间的高度差，从而在水管中就有持续的水流了图221(2)电源：如图222所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正电荷，在电源内部通过非静电力做功再搬运到正极，从而保持正负极有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流图2222能量转化比较(1)当水由A池流向B池时重力做正功，减少的重力势能转化为其他形式的能；(2)在电源外部，电场力对正电荷做正功，减少的电势能转化为其他形式的能；(3)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；(4)在电源内部，要靠非静电力作用于正电荷克服电场力做功，将其他形式的能转化为电荷的电势能第3
6、步例证典例印证，思维深化以下说法中正确的是()A在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断地定向移动形成电流B静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少C在电源内部，正电荷能从负极到达正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力D静电力移动电荷做功，电势能减小；非静电力移动电荷做功，电势能增加【思路点拨】对于闭合电路，电源内部，非静电力做功，将其他能转化为电能，在电源外部静电力做功将电能转化为其他能【解析】在电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场，在电源外部，正电荷受静电力作用，能不断地定向移动形成电流，此过程静电力做正功使电荷的电势能减少，在电源内部，
7、正电荷受静电力方向与移动方向相反，静电力不能使正电荷定向移动，而非静电力使正电荷由负极移动到正极，克服静电力做功，使电荷的电势能增加，故D正确【答案】D静电力与非静电力做功的区别非静电力只在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能，但静电力在整个闭合电路上都要做功，将电能转化为其他形式的能，在整个电路上，非静电力做的功与静电力做的功相等第4步巧练精选习题，落实强化1(多选)关于电源的作用，下列说法中正确的是()A在电源内部把电子从负极搬运到正极B在电源内部把电子从正极搬运到负极C把电能转化为其他形式的能D把其他形式的能转化为电能【解析】在电源内部是非静电力驱使电子从正极流向负极做正功，静电
8、力做负功，A错误，B正确；从能量守恒的角度看，电源内部把其他形式的能转化为电能，C错误，D正确【答案】BD2(多选)关于电源，下列说法中正确的是()A电源可将其他形式的能转化为电能B在电源内部，其他形式的能转化为电能C在电源内部，电源依靠库仑力搬运电荷D电源就是产生电荷的装置【解析】电源是将其他形式的能转化为电能的装置，A对；在电源内部依靠非静电力做功将其他形式的能转化为电能，B对C错；电源能够不断移动电荷，不能产生电荷，D错【答案】AB学生分组探究二对电动势的理解(深化理解)第1步探究分层设问，破解疑难1非静电力做功越多，电动势越大吗？2电动势与移送电荷的多少有关吗？第2步结论自我总结，素能
9、培养1概念理解(1)不同电源的电动势不同：对于不同电源，电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同，其实质是非静电力做功的本领不同，即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功的多少不同例如，蓄电池的电动势为2 V，表示在蓄电池内移送1 C的电荷时，可以将2 J的化学能转化为电能，而干电池电动势为1.5 V，表示在干电池内移送1 C的电荷时可将1.5 J的化学能转化为电能2E的理解公式E是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的3电动势E是标量为了研究问题方便，规定电动势的方向为电源内部电流方向，即由电源负极指向正极，但电动势是标量第3
10、步例证典例印证，思维深化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，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个把化学能转化为电能的本领更大？【思路点拨】由能量守恒可知，消耗的化学能与电能的增加量相等(等于静电力做功的绝对值)【解析】对于铅蓄电池所在电路，20 s时间内通过的电荷量q1I1t2 C；对于干电池所在电路，20 s时间内通过的电荷量q2I2t4 C.由电动势定义式E，可得，电源消耗的化学能分别为W1q1E14 J，W2q2E26 J.因为E1E2，故铅蓄电池把化学能转化为电
11、能的本领大电动势表征电源的转化本领【答案】4 J6 J铅蓄电池在外电路中，静电力(电场力)做功将电能转化为其它形式的能在内电路中，非静电力将其它形式的能转化为电能 .在整个回路中，两力做功相等第4步巧练精选习题，落实强化3下列有关电动势的说法正确的是()A电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压C非静电力做功越多，电动势就越大DEW/q只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定【解析】电动势的关系式EW/q是比值定义式而非决定式，不能说和W成正比和q成反比，故A错误；虽然电动势的单位跟
12、电压的单位一致，但电动势是和非静电力所做的功对应的物理量，而电压是和静电力所做的功对应的物理量，故B错误；非静电力所做的功多少还和移动的电荷量有关，故选项C错误；D选项正确【答案】D4一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在2 min内有1800 J的机械能转化为电势能，则发电机的电动势为()A6 VB30 VC120 V D12 V【解析】发电机是电源，将机械能转化为电势能在2 min内它消耗了1800 J的机械能，转化为电势能，据此，可建立能量守恒方程：WIEt，所以E V30 V故选项B正确【答案】B电动势E与电势差U的比较电动势E：W为非静电力将正电荷从负极经内电路移到正极所做的功，数
13、值上等于该过程中消耗电源的化学能(或其他形式能)；E为电源电动势，在数值上等于电源移动单位正电荷消耗的化学能(或其他形式能)，其大小反映了电源把其他形式能转化为电能的本领电势差U：W为电荷在电场中从一点移到另一点过程中电场力做的功，数值上等于电荷电势能的变化量：电势差U在数值上等于在电场中移动单位电荷电势能的变化量，反映把电势能转化为其他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有关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中的W与电压U中的W是一样的，都是电场力做的功D电动势与电压
14、从能量转化的角度来说有本质的区别【解析】只有电路开路时，电动势才等于电源两端的电压值，对于E及U，前者表示非静电力做的功；后者表示电场力做的功，电动势和电压的意义不同，电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领，而电压反映把电能转化成其他形式能的本领综上所述，选项D正确【答案】D易错分析本题易错选项及错误原因如下：易错项错因分析A因为电压与电动势的单位相同，就误认为两者是同一物理量，认识片面，没有认清、理解两概念的本质B电动势在数值上等于电路断开时，电源两极间的电压，但电路不断开时，两者不等，且在电路断开时，两者仅仅在数值上相等，也不是完全相同C对两公式中的W理解不够，实际上公式E中的W为非静电力做的功，而U中的W为电场力做的功再演练应用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【解析】电动势与电压有本质的区别，二者单位相同只有电源与外电路断开时，两极间的电压在数值上才与电动势相等【答案】C
