“电动势” 教学实录及评析

汪婧姝 李艳

【教学分析】

教学目标：

知识与技能：理解电动势的概念，掌握电动势的定义式及物理含义。

过程与方法：通过类比方法和实验探究方法，使学生亲身体验了解电池内部能量的转化过程。培养学生观察、实验操作能力。在探究中落实实验学科的核心素养。

情感、态度与价值观：在探究中让学生体会合作的乐趣，通过联系实际生活，了解生活中的电池，感受现代科技的不断进步，激发学生参与科技活动的热情，培养学生勇于探索的精神。

教学重点：电动势概念的建立过程及对电动势概念的理解，电池内部能量的转化。

教学难点：电动势概念的建立过程及对电动势概念的理解，对非静电做功本领的理解。

教学方法：自主、合作探究和讨论相结合。

学情分析：学生已经学习了电源及电流等基础知识，复习这些基础知识，过渡到本节课第一个概念——非静电力，进而建立概念并展开不同梯度、难度的教学。

【教学流程】

导入新课：寻找不同的声音。

师：今天我给每个小组准备了一个音乐贺卡，其中有一个贺卡的音乐同其他组的不一样，让我们看看这个代表幸运的贺卡落在哪个组里面了？

生：发现打开贺卡并没有声音，利用工具箱中的器材，想办法让贺卡的音乐声响起。

设计意图：学生自己动手寻找电源，激发学生的学习兴趣。

师：电源各有不同，我们今天就来一起探究学习描述电源特性的物理量。

（复习上节课知识。）

设计意图：通过复习上节课的内容，为新课“非静电力”概念的引入打基础。

师：通过上节课的学习我们知道，在一个有电源的闭合回路中会形成恒定电场，为了方便，下面我们按正电荷移动的说法进行讨论。

师：在电源的外部，即外电路部分，恒定电场的方向如下图所示，正电荷会在电场中受到什么力呢？其方向呢？在这个电场力的作用下，正电荷会沿着电场线的方向从电源正极经外电路流向负极。在这个过程中电场力做什么功？电势能如何变化？能量是守恒的，减少的电能在外电路中转化成什么能量了呢？

设计意图：紧凑的课堂提问层层递进，为电源内部电荷受力、运动、能量转化打下伏笔。

师：正电荷继续运动，而当其运动到电源的负极时，遇到了一些麻烦。请同学们观察电源内部的电场，如何描述其方向？正电荷受到的电场力与此时的运动方向是怎样的？

师：那么正电荷又必须要经过电源才能形成恒定电流，这可怎么办呢？如果你是电源，你会怎么样？

生：给他一个力。

师：那这个力是电场力吗？

设计意图：引导学生将静电力同非静电力进行区分。

师：由于电源的组成不同，我们把这个所谓的外力统称为“非”静电力。在电源内部，在正电荷由负极流向正极的过程中，非静电力做什么功？其电势能如何变化？能量是守恒的，电势能增加，那么一定有其他形式的能量减少啊？那是什么能呢？老师手里有一个可爱的收压电筒，请看——手电亮了吗？这是靠什么能转化成电能呢？

生：机械能，或者机械做功。

师：那么大家工具箱里的柠檬电池又是将什么能转化成电能呢？

生：化学能，或者化学作用。

设计意图：物理源于生活，让学生体会不同电源中能量的转换过程，为下面从能量的角度看电源的作用做铺垫。

总结：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。

师：但是电源有很多种，他们把其他形式的能转化成电能的本领都一样吗？电源把其他形式的能转化成电能的原理同水泵把其他形式的能转化成重力势能的原理是非常相似的。我们先来讨论一个我们比较熟悉的力学模型。老师制作了一个简易抽水机模型，由水槽、水泵、管子组成。为了能让现象更明显，我滴一滴红墨水，接通电源，请大家注意观察。

设计意图：体会不同抽水机的机理，对比非静电力做功的本领。

师：我们可以发现，水在不断循环流动，在小水槽这侧，水自发往下流。是在什么力的作用下做什么功？对应伴随着怎样的能量转化？在与水泵连接的管内，水被不断举高，是在什么力的作用下从低处流到高处，又伴随着怎样的能量转化呢？

设计意图：教师的引导性紧凑提问，使学生体会到了水流在水槽内外的受力和运动过程中伴随的能量转化。

通过刚才的分析，将水循环的过程与闭合电路中正电荷的运动过程进行类比，学生完成学案并汇报表格内容。

师：通过对比我们可以发现，水循环过程与电路中正电荷运动的过程确实非常相似，小水槽管内相当于电路的外电路部分，而水泵及其管内相当于电源内电路。那么如果将与水泵相连的管子不断加长，将小水槽不断抬高，又会出现什么现象呢？

由一名学生协助老师完成演示实验，其他学生观察实验现象。

师：我们可以看到水上不去了是吗？也就是说。如果管子加长，水槽变高，单位质量的水被举高所需要的能量就更多，如果超过水泵的最大舉高高度，为了能完成水循环，那么只能换水泵，换一个功率大的还是小的呢？

生：大的，功率越大，单位时间做的功就越多。

师：可见不同功率的抽水机在工作时，水被举高的高度有所不同。不同的电池原理不同，非静电力做功的本领也不同。如何去衡量非静电力做功的本领呢？

电源的内部我们无法看到，但是可以通过一个小计算来进一步分析。

1.某干电池非静电力把3C正电荷在电源内从负极移送到正极时做4.5J的功；

2.某干电池非静电力把1.5C正电荷在电源内从负极移送到正极时做4.5J的功；

3.某干电池非静电力把3C正电荷在电源内从负极移送到正极时做6J的功。

学生思考：哪种电池产生的电能多？哪种电池非静电力转化成电能的本领大？

（用比值定义法定义了一个物理量——电动势，表示电池中的非静电力做功的本领，它只与构成正负极的材料和内部电解质的化学性质有关。）

设计意图：通过理论计算理解电动势的物理意义和计算公式。

师：那么我们如何知道一个电源的电动势是多少呢？我们可以看电池上的参数。

设计意图：了解表征电源特性的基本物理量：内阻、容量。

利用两个都是1.5V的干电池，分别与同一个贺卡相连，请同学们观察现象（一个亮，一个不亮）。引导学生思考原因，大胆猜测，并验证猜想是否正确。

师：现在我们用电压表测一下电源两端的电压，测量结果近似一样。这说明电动势近似一样，那为什么一个有电流，一个没有呢？在电动势一定的情况下，什么不同？

生：电阻。

师：但是两次是同一个贺卡啊，这又说明什么呢？

生：电源是有内阻的，而电源的内阻不同。

师：非常好，电源内部也是由导体制成的，所有電源内部都是有电阻的。这是表征电源特性的第二个物理量。

师：大家请看，这是一个——充电宝（实物展示）。

师：大家平时经常用吗？自己去买过充电宝的同学请举手。

师：请回忆，在你去买充电宝的时候，你是如何同卖家描述你想要的充电宝类型的？

生：使用时间长。

师：充电宝上的mAh是什么单位？是电流？还是电压？电流乘以时间，和哪个物理量接近？

生：电量。

师：它是表征电源特性的第三个物理参量——电池容量。

师：相信通过本节课的学习大家对电源有了一定的了解。任何事物的发展都是由简单到复杂的，下面我们一同看一下电池的发展史。

设计意图：与生活实际相联系，普及电池的发展史，体会物理由现象到本质、由简单到复杂的过程。

总结：让学生概括总结本节的内容，感悟分享。

设计意图：教师放开，让学生自己总结所学内容，从而构建他们自己的知识框架。

【评析】

汪老师执教的“电动势”一课是一节概念教学课。新课程标准强调“要重视概念的建立过程”。汪老师这节课在学生原有的认知结构基础上，注重学生在认知过程中的体验，运用科学物理思想方法，优化教学策略，在概念的引入、形成、深化过程中，建构完善学生的认知结构，有效落实教学目标和物理学科核心素养。

1.创设情境，精彩引课，引出物理概念。

巧妙设计开放实验，提供不同的实验器材，有对比、针对性强。当音乐声此起彼伏时，学生的兴趣被点燃。但供电电源各不相同，带来的效果也不尽相同。引出描述电源特性的物理量——电动势。生动有趣的情境创设，调动了学生的学习兴趣，激发了学生的求知欲。课伊始，趣已生。

2.突出重点，突破难点，形成物理概念。

电动势概念很抽象，在概念的建立过程中，教师利用抽水机模型演示水泵抽水、抽水机水循环做功及能量转化情况，与电源外部电场力做功及内部非静电力做功过程进行类比，通过观察类比、抽象概括，学生总结出：电源内部实质是将其他形式的能转化为电能的能量转化过程。很好地突出了教学重点。

师生共同探究抽水机实验，当改变与水泵相连的管子长度、水槽不断抬高时会出现什么样的现象。教师设疑，学生好奇、专注，课堂气氛被推向高潮。教师引导学生思考：“大功率”的水泵类比不同的电源，非静电力做功的本领也不同。从形象对比的感性认识到增设小计算理性分析，再到比值法定义物理概念，巧妙突破难点。

3.渗透思想，选择方法，落实核心素养。

本节课渗透科学思想，采取了类比法、比值法、建模（力学抽水机模型）等科学方法，在物理概念的建立过程和学生的探究过程中，培养了学生的逻辑思维能力、科学探究精神及严谨的科学态度，有效落实了物理学科核心素养。

4.转变方式，渗透理念，体现学生地位。

在课堂的各个环节，教师均注重学生在认知过程中的体验，如小组合作探究、演示实验观察、填充表格思考、课堂小结等。教师的成功引导彰显了教师的教学智慧，体现了“以学生为主体，以教师为主导”的新课程理念。让学生在参与中感悟，在感悟中收获，在收获中提升。

5.联系实际，学以致用，体现教学理念。

本课通过探究与日常生活相关的物理学问题，如生活中各种电池、充电宝的容量等，体现了学以致用，从生活走向物理，从物理走向社会的教学理念。

“电动势”一课是高中物理概念课教学的典型，“电动势”也是高中物理较抽象的物理概念。本课的教学过程是学生学习、运用科学方法的过程，是学生提高学习能力的过程，更是落实物理核心素养的过程。