“電動勢” 教學實錄及評析

汪婧姝 李艷

【教學分析】

教學目標：

知識與技能：理解電動勢的概念，掌握電動勢的定義式及物理含義。

過程與方法：通過類比方法和實驗探究方法，使學生親身體驗了解電池內部能量的轉化過程。培養學生觀察、實驗操作能力。在探究中落實實驗學科的核心素養。

情感、態度與價值觀：在探究中讓學生體會合作的樂趣，通過聯系實際生活，了解生活中的電池，感受現代科技的不斷進步，激發學生參與科技活動的熱情，培養學生勇于探索的精神。

教學重點：電動勢概念的建立過程及對電動勢概念的理解，電池內部能量的轉化。

教學難點：電動勢概念的建立過程及對電動勢概念的理解，對非靜電做功本領的理解。

教學方法：自主、合作探究和討論相結合。

學情分析：學生已經學習了電源及電流等基礎知識，復習這些基礎知識，過渡到本節課第一個概念——非靜電力，進而建立概念并展開不同梯度、難度的教學。

【教學流程】

導入新課：尋找不同的聲音。

師：今天我給每個小組準備了一個音樂賀卡，其中有一個賀卡的音樂同其他組的不一樣，讓我們看看這個代表幸運的賀卡落在哪個組里面了？

生：發現打開賀卡并沒有聲音，利用工具箱中的器材，想辦法讓賀卡的音樂聲響起。

設計意圖：學生自己動手尋找電源，激發學生的學習興趣。

師：電源各有不同，我們今天就來一起探究學習描述電源特性的物理量。

（復習上節課知識。）

設計意圖：通過復習上節課的內容，為新課“非靜電力”概念的引入打基礎。

師：通過上節課的學習我們知道，在一個有電源的閉合回路中會形成恒定電場，為了方便，下面我們按正電荷移動的說法進行討論。

師：在電源的外部，即外電路部分，恒定電場的方向如下圖所示，正電荷會在電場中受到什么力呢？其方向呢？在這個電場力的作用下，正電荷會沿著電場線的方向從電源正極經外電路流向負極。在這個過程中電場力做什么功？電勢能如何變化？能量是守恒的，減少的電能在外電路中轉化成什么能量了呢？

設計意圖：緊湊的課堂提問層層遞進，為電源內部電荷受力、運動、能量轉化打下伏筆。

師：正電荷繼續運動，而當其運動到電源的負極時，遇到了一些麻煩。請同學們觀察電源內部的電場，如何描述其方向？正電荷受到的電場力與此時的運動方向是怎樣的？

師：那么正電荷又必須要經過電源才能形成恒定電流，這可怎么辦呢？如果你是電源，你會怎么樣？

生：給他一個力。

師：那這個力是電場力嗎？

設計意圖：引導學生將靜電力同非靜電力進行區分。

師：由于電源的組成不同，我們把這個所謂的外力統稱為“非”靜電力。在電源內部，在正電荷由負極流向正極的過程中，非靜電力做什么功？其電勢能如何變化？能量是守恒的，電勢能增加，那么一定有其他形式的能量減少啊？那是什么能呢？老師手里有一個可愛的收壓電筒，請看——手電亮了嗎？這是靠什么能轉化成電能呢？

生：機械能，或者機械做功。

師：那么大家工具箱里的檸檬電池又是將什么能轉化成電能呢？

生：化學能，或者化學作用。

設計意圖：物理源于生活，讓學生體會不同電源中能量的轉換過程，為下面從能量的角度看電源的作用做鋪墊。

總結：電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電能的裝置。

師：但是電源有很多種，他們把其他形式的能轉化成電能的本領都一樣嗎？電源把其他形式的能轉化成電能的原理同水泵把其他形式的能轉化成重力勢能的原理是非常相似的。我們先來討論一個我們比較熟悉的力學模型。老師制作了一個簡易抽水機模型，由水槽、水泵、管子組成。為了能讓現象更明顯，我滴一滴紅墨水，接通電源，請大家注意觀察。

設計意圖：體會不同抽水機的機理，對比非靜電力做功的本領。

師：我們可以發現，水在不斷循環流動，在小水槽這側，水自發往下流。是在什么力的作用下做什么功？對應伴隨著怎樣的能量轉化？在與水泵連接的管內，水被不斷舉高，是在什么力的作用下從低處流到高處，又伴隨著怎樣的能量轉化呢？

設計意圖：教師的引導性緊湊提問，使學生體會到了水流在水槽內外的受力和運動過程中伴隨的能量轉化。

通過剛才的分析，將水循環的過程與閉合電路中正電荷的運動過程進行類比，學生完成學案并匯報表格內容。

師：通過對比我們可以發現，水循環過程與電路中正電荷運動的過程確實非常相似，小水槽管內相當于電路的外電路部分，而水泵及其管內相當于電源內電路。那么如果將與水泵相連的管子不斷加長，將小水槽不斷抬高，又會出現什么現象呢？

由一名學生協助老師完成演示實驗，其他學生觀察實驗現象。

師：我們可以看到水上不去了是嗎？也就是說。如果管子加長，水槽變高，單位質量的水被舉高所需要的能量就更多，如果超過水泵的最大舉高高度，為了能完成水循環，那么只能換水泵，換一個功率大的還是小的呢？

生：大的，功率越大，單位時間做的功就越多。

師：可見不同功率的抽水機在工作時，水被舉高的高度有所不同。不同的電池原理不同，非靜電力做功的本領也不同。如何去衡量非靜電力做功的本領呢？

電源的內部我們無法看到，但是可以通過一個小計算來進一步分析。

1.某干電池非靜電力把3C正電荷在電源內從負極移送到正極時做4.5J的功；

2.某干電池非靜電力把1.5C正電荷在電源內從負極移送到正極時做4.5J的功；

3.某干電池非靜電力把3C正電荷在電源內從負極移送到正極時做6J的功。

學生思考：哪種電池產生的電能多？哪種電池非靜電力轉化成電能的本領大？

（用比值定義法定義了一個物理量——電動勢，表示電池中的非靜電力做功的本領，它只與構成正負極的材料和內部電解質的化學性質有關。）

設計意圖：通過理論計算理解電動勢的物理意義和計算公式。

師：那么我們如何知道一個電源的電動勢是多少呢？我們可以看電池上的參數。

設計意圖：了解表征電源特性的基本物理量：內阻、容量。

利用兩個都是1.5V的干電池，分別與同一個賀卡相連，請同學們觀察現象（一個亮，一個不亮）。引導學生思考原因，大膽猜測，并驗證猜想是否正確。

師：現在我們用電壓表測一下電源兩端的電壓，測量結果近似一樣。這說明電動勢近似一樣，那為什么一個有電流，一個沒有呢？在電動勢一定的情況下，什么不同？

生：電阻。

師：但是兩次是同一個賀卡啊，這又說明什么呢？

生：電源是有內阻的，而電源的內阻不同。

師：非常好，電源內部也是由導體制成的，所有電源內部都是有電阻的。這是表征電源特性的第二個物理量。

師：大家請看，這是一個——充電寶（實物展示）。

師：大家平時經常用嗎？自己去買過充電寶的同學請舉手。

師：請回憶，在你去買充電寶的時候，你是如何同賣家描述你想要的充電寶類型的？

生：使用時間長。

師：充電寶上的mAh是什么單位？是電流？還是電壓？電流乘以時間，和哪個物理量接近？

生：電量。

師：它是表征電源特性的第三個物理參量——電池容量。

師：相信通過本節課的學習大家對電源有了一定的了解。任何事物的發展都是由簡單到復雜的，下面我們一同看一下電池的發展史。

設計意圖：與生活實際相聯系，普及電池的發展史，體會物理由現象到本質、由簡單到復雜的過程。

總結：讓學生概括總結本節的內容，感悟分享。

設計意圖：教師放開，讓學生自己總結所學內容，從而構建他們自己的知識框架。

【評析】

汪老師執教的“電動勢”一課是一節概念教學課。新課程標準強調“要重視概念的建立過程”。汪老師這節課在學生原有的認知結構基礎上，注重學生在認知過程中的體驗，運用科學物理思想方法，優化教學策略，在概念的引入、形成、深化過程中，建構完善學生的認知結構，有效落實教學目標和物理學科核心素養。

1.創設情境，精彩引課，引出物理概念。

巧妙設計開放實驗，提供不同的實驗器材，有對比、針對性強。當音樂聲此起彼伏時，學生的興趣被點燃。但供電電源各不相同，帶來的效果也不盡相同。引出描述電源特性的物理量——電動勢。生動有趣的情境創設，調動了學生的學習興趣，激發了學生的求知欲。課伊始，趣已生。

2.突出重點，突破難點，形成物理概念。

電動勢概念很抽象，在概念的建立過程中，教師利用抽水機模型演示水泵抽水、抽水機水循環做功及能量轉化情況，與電源外部電場力做功及內部非靜電力做功過程進行類比，通過觀察類比、抽象概括，學生總結出：電源內部實質是將其他形式的能轉化為電能的能量轉化過程。很好地突出了教學重點。

師生共同探究抽水機實驗，當改變與水泵相連的管子長度、水槽不斷抬高時會出現什么樣的現象。教師設疑，學生好奇、專注，課堂氣氛被推向高潮。教師引導學生思考：“大功率”的水泵類比不同的電源，非靜電力做功的本領也不同。從形象對比的感性認識到增設小計算理性分析，再到比值法定義物理概念，巧妙突破難點。

3.滲透思想，選擇方法，落實核心素養。

本節課滲透科學思想，采取了類比法、比值法、建模（力學抽水機模型）等科學方法，在物理概念的建立過程和學生的探究過程中，培養了學生的邏輯思維能力、科學探究精神及嚴謹的科學態度，有效落實了物理學科核心素養。

4.轉變方式，滲透理念，體現學生地位。

在課堂的各個環節，教師均注重學生在認知過程中的體驗，如小組合作探究、演示實驗觀察、填充表格思考、課堂小結等。教師的成功引導彰顯了教師的教學智慧，體現了“以學生為主體，以教師為主導”的新課程理念。讓學生在參與中感悟，在感悟中收獲，在收獲中提升。

5.聯系實際，學以致用，體現教學理念。

本課通過探究與日常生活相關的物理學問題，如生活中各種電池、充電寶的容量等，體現了學以致用，從生活走向物理，從物理走向社會的教學理念。

“電動勢”一課是高中物理概念課教學的典型，“電動勢”也是高中物理較抽象的物理概念。本課的教學過程是學生學習、運用科學方法的過程，是學生提高學習能力的過程，更是落實物理核心素養的過程。