第一篇:電動勢的教學設計(最終版)
電動勢的教學設計 1.電動勢概念的引入
概念的引入是概念教學中的一個重要環節。引入概念的工作做得好,一開始就能激發學生學習概念的興趣,使學生的思路納入正軌。這對正確理解和掌握概念有著直接的影響。設計1:演示:將小燈泡接在充滿電的電容器兩端,會看到什么現象?(小燈泡閃亮一下就熄滅。)為什么會出現這種現象呢?分析:當電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負電荷,如圖所示,兩板間形成電勢差。當用導線把小燈泡和電容器兩極板連通后,電子就在電場力的作用下通過導線產生定向移動而形成電流,但這是一瞬間的電流。因為兩極板上正負電荷逐漸中和而減少,兩極板間電勢差也逐漸減少為零,所以電流減小為零,因此只有電場力的作用是不能形成持續電流的。為了形成持續的電源,必須有一種本質上完全不同于靜電力的力,能夠不斷地分離正負電荷來補充兩極板上減少的電荷,引出電源的概念。各種型號的干電池的電動勢都是1.5V。那么把一節1號電池接入電路中,它兩極間的電壓是否還是1.5V呢?用示教板演示,結論:開關閉合前,電壓表示數是1.5V,開關閉合后,電壓表示數變為1.4V。實驗表明,電路中有了電流后,電源兩極間的電壓減少了,分析原因。最后通過測量得出電動勢等于內外電壓之和的結論。
2.電動勢概念教學中難點的處理
電動勢比較抽象,而且在講述中又引入了一個非靜電力,學生在學習時感到十分空洞,所以說它是教學中的一個難點。可以從分析化學電源入手突破難點。(1)結合化學電源作出演示,讓學生觀察到“金屬板插入酸溶液中,板與溶液間出現電勢差,而且電勢極性與電場力移動電荷的方向相反”這一事實,從而對化學電池中“存在其他形式的能(化學能)轉化成電能”這一論斷表示信服。(2)從能量守恒定律分析以化學電池為電源構成的閉合電路中發生的能量轉化過程,闡述電源內部存在非靜電力的可能及非靜電力做功的必然性。在此基礎上提出電動勢就是表示電源內部非靜電力做功,把其他形式的能轉化為電能的本領的物理量。
(3)從能量守恒定律分析電源的電動勢等于內外電路電壓之和,同時借助實驗反映這一關系,從而使學生確信電源電動勢的存在,而且它是一個表征電源電動勢的物理量。
(4)運用電動勢的概念來分析一些實際問題。3.電動勢與內、外電壓的關系
從教學設計看出,電動勢與內、外電壓的關系一直以來是電動勢概念教學的難點,這里介紹演示實驗法。首先通過演示實驗測得幾組內外電壓的數據,經過計算得出電動勢等于內外電壓之和的結論。接著用能量轉化分析結論的物理意義。學生在這個實驗中對測內電壓的電壓表正負極的接法產生懷疑,不理解為什么內電壓靠近電源正極的一端低,而靠近負極的一端高。教學中不應該忽視。有的教師雖然在了解電動勢的物理意義過程中,運用了能量轉化的觀點和電勢的概念加以解釋,但學生還是不能理解。為此,教學中建議以簡單的講解化學電池的電動勢躍升問題來突破這一難點。以干電池為例,它的結構由三部分組成。中心碳棒為正極,外殼鋅板為負極,中間部分是裝著糊狀電解液,干電池的電動勢僅建立在外殼鋅板與糊狀電解液的接觸面之間。因為與鋅板接觸的電解液與鋅板之間發生化學作用。使鋅板中鋅正離子溶解到電解液中去,這時鋅板由于缺少正離子帶上負電,而溶解到電解液體中去的鋅的正離子受庫侖力的吸引圍繞在鋅板附近它們帶正電。試問什么力量迫使正負電荷分開并阻止它們互相吸引而重新結合呢?這就是非電場力(即化學力)做功的表現,電池的電動勢就等于鋅板附近帶正電的鋅離子與帶負電的鋅板之間所形成的電勢差,也就是化學力所能維持的電勢差,在外電路斷開時,鋅板附近的電解液中的正離子移到電池中心的碳棒,很快達到靜電平衡。穩定之后,鋅板附近電解液與碳棒(正極)之間就不存在電勢差。所以外電路斷開時電池正負極之間的電勢差就等于電池的電動勢,外電路閉合時,在電動勢的驅動下整個回路中形成電流,此時,鋅板附近的電解液到電池中心碳棒之間所謂的“內電路”中也同樣有電流通過。因為內電阻的存在,也同樣產生電壓U=Ir,這樣學生會明白,原來內電路與內電阻與外電路外電阻沒有根本區別,只不過內電路內電阻是在電池內部。這時學生也一定會發現所謂測內電壓的電壓表的極性與測外電壓的電壓表的極性相反。而從整個串聯的回路看卻沒有相反。
新教材的處理方式:先學習電場力做功與路徑無關,然后類比重力做功和電場力做功的特點,給出電場力做功對應電勢能的變化,引出電勢能以及電勢能大小可通過電場力做功來進行計算。再分析電勢能的大小與電荷及電場中的位置有關。給出電勢的概念,然后由電勢給出電勢差的定義,最后類比高度與電勢、高度差與電勢差,幫助學生理解電勢和電勢差。這樣有助于學生建立和理解電勢能的概念,但對電勢和電勢差理解不易。若教師處理不當,學生可能會感到迷惑。
對電勢的教學教師最好以實例進行,比如以點電荷+Q的電場和勻強電場為例分析,討論以下問題
(1)同q放場中不同點,電勢能大小各不相同,說明電勢能與電場中的位置有關,電場各處能的特性不同。
(2)不同q放場中同一點,電勢能也不同,說明電勢能與電荷q有關。(3)為簡單起見,設為勻強電場,可知W/ q與q無關,對場中同一點為恒量,可用這個量表征電場各處能的特性。
(4)可以證明,其它電場中,W / q仍與q無關,然后給出電勢的定義。幫助學生理解電勢與電場中的位置有關,表征電場該點能的特性
第二篇:第二節《電動勢》教學設計
物理選修3-1 第二章 恒定電流 第二節《電動勢》教學設計
【教學目標】
(一)知識與技能
1.理解電動勢的的概念及定義式。知道電動勢是表征電源特性的物理量。2.從能量轉化的角度理解電動勢的物理意義。
(二)過程與方法
通過類比的方法使學生加深對電源及電動勢概念的理解。
(三)情感態度與價值觀
了解生活中電池,感受現代科技的不斷進步
【教學重點】
電動勢的概念。
【教學難點】
對電源內部非靜電力做功的理解。
【教學方法】
探究、講授、討論。
【教學過程】
一、復習導入
教師:引導學生回顧上節課學習的“電源”的概念。(投影)如圖,在教材圖2.1-2中電源的作用是什么?
學生思考,選出代表回答:電源能夠不斷地將電子從A搬運到B,從而使A、B之間保持一定的電勢差;電源能夠使電路中保持持續電流。
教師:電源P在把電子從A搬運到B的過程中,電子的電勢能如何變化?從另一個角度看,電源又發揮了怎樣的作用?
學生思考回答:電子的電勢能增加了,電源為電路提供了電能。
學生:電源把其他形式能轉化為電能。
教師:根據前面的分析,大家討論一下,電源是如何把其他形式能轉化為電能的呢?
學生思考回答:在電源內部也存在電場,電場方向也是從正極指向負極。根據電荷守恒定律,電源必須把自由電子不斷地從正極搬運到負極,自由電子必須克服電場力做功,這就需要有“非靜電力”作用于電子。這個“非靜電力”是電源提供的。也就是說,電源通過非靜電力做功,使電荷的電勢能增加了。
教師點評、總結,引導學生建立起電源的概念:電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉化為電能的裝置。
教師:出示干電池、手搖發電機,提出問題:干電池、手搖發電機都可以做電源,這些電源中的非靜電力相同嗎?所起的作用相同嗎?談談你的看法。
學生思考,分組討論,選出代表回答。
干電池中的非靜電力是化學作用,手搖發電機的非靜電力是電磁作用,前者把化學能轉化為電能,后者把機械能轉化為電能。非靜電力雖然不同,但從能量轉化的角度看,他們所起的作用是相同的,都是把其他形式能轉化為電能。
教師:電源有好多種,他們在把其他形式能轉化為電能的本領相同嗎?舉例說明。
學生舉例:手電筒、家用照明電燈、汽車上的照明電燈等,亮度不同。
教師:在物理學上,該如何描述電源的這種本領呢? 2.電動勢
教師:電源移動電荷,增加電荷的電勢能。這與抽水機增加水的重力勢能很相似。不同的抽水機工作時,水能夠被舉起的高度有所不同,即單位質量的水所增加的重力勢能不同。
思考問題:電源內非靜電力在把正電荷從負極傳送到正極或把負電荷從正極傳送到負極的過程中,是不是非靜電力做功越多,它做功的本領越大?該如何描述非靜電力做功的本領?
學生思考,分組討論,選出代表回答,教師啟發,得出:
非靜電力對電荷做功的多少與電荷的數量有關,不能用單純的用做功多少來反映做功的本領。
類比抽水機對水做功,非靜電力把相同數量的電荷從電源的一個極傳送到另一極,做功越多,電荷獲得的電勢能就越多,可以用非靜電力做功的多少與傳送的電荷量的比值來反映非靜電力做功的本領。
1、復習課本內容
2、完成P46“問題與練習”:練習1-3
3、調查常用可充電電池:
建議全班分成若干個小組,對可充電電池進行調查,寫出調查報告,然后在全班交流和評比。
五、教學反思:
對電動勢的講解是一個典型的采用類比法的例子,學生對電源的作用的理解沒有難度,但在化學能轉化為電能,電能又轉化為其它形式能,以及非靜電力做功,電場力做功等概念上分不清,教師應在這些地方啟迪學生思維,培養他們提出問題、解決問題的能力。
第三篇:電動勢教學反思
有關《電動勢》的教學反思
年 月 日,我作為參賽選手參加了“高中物理滿意課堂教學觀摩和評比活動”。現對自己在《電動勢》一節的教學設計和教學環節中的一些情況作以下反思:
一、在教學設計中緊扣教材和大綱,力爭把一節課的內容講清楚、講透徹。
注意到本節是前一節內容的延續,所以要復習之前的重要內容,并提出本節新課的要求,用一段水果電池給音樂播放器充電的視頻提高學生的興趣。正式上課通過五個問題結合同學們自學前四段,重點從力、功、能三個角度來研究電源內部的情況,從而得到電源是非靜電力做功將其他形式能轉化為電能的裝置。用抽水機和電源的類比更加形象的認識電源從而引出電動勢的概念,深入理解電動勢數值等于移動單位正電荷從電源負極到正極做的功。電動勢和電勢差的區別和聯系,在這一部分,通過畫表格的方法,使學生直觀形象的理解這兩個概念。通過對電池種類的了解,使物理貼近學生生活、聯系社會實際。
二、在課堂的教學環節中力爭環環相扣,有邏輯性,學生積極配合。
在實際的教學中,我感到學生真的很配合,雖然只是一節課的緣分,竟然下課以后有三個同學問問題,這讓我很感動。整個教學過程基本做到了教學設計的要求,知識交代清楚,重點知識強調和訓練到位,各個環節過渡自然。
三、在教學設計中對知識的傳授過于注重,沒有很好的把握新課改中在獲取知識的探究性。
由于種種原因,沒有通過合理的實驗來讓學生進一步認識電源和內阻等知識,其實電動勢概念非常抽象,學生難以建立,是一個教學難點。應該幫助學生初步認識化學電池的內部結構和原理,了解電動勢的產生和作用,將電動勢概念的教學設計具有探究性。通過測量和分析,使學生認識非靜電力究竟是在哪發生作用,并理解電動勢就是用來描述非靜電力做功本領的物理量。經歷這樣的探究過程,較以往在與抽水機作簡單對比后直接給出電動勢概念更容易讓學生理解掌握,也為后面閉合電路歐姆定律的教學掃清了障礙。
2012年10月24日
第四篇:2.1.2電源和電流、電動勢教學設計
《電源和電流、電動勢》教學設計
學校: 瀘源中學 學科: 物理 主備人: 王江才 備課組長: 鄭仕潮
一、內容及其解析
1.內容
本單元教學內容如下:
二、目標及其解析
1.目標
①了解電流的形成過程。
②了解電流的微觀機理及其定義式,知道電流的方向是如何規定的。
③了解電源在電路中的作用。了解電動勢的概念和單位。了解常見電池電動勢的大小。
2.解析
學生在學習了第一章的電荷、庫倫定理、電場以及電容等相關知識后,對電荷的產、電場的形成及其變化已經有了較深刻的認識,此刻不失時機的引導學生電流,是符合學生心里特點和認知規律的。本節首先向學生呈述了電流的形成過程,向同學們介紹了伏打和伽伐尼對發現電流所作的貢獻,然后引導學生分析電流是怎樣形成的,以及如何判斷電流的方向。并引出了電源和電動勢的定義,和單位。最后想同學介紹了日常生活中的電流和電源裝置。教師引導學生分析思考,這樣更能激發學生的求知欲和學習物理的興趣。
三、教學過程設
第一課時 電源和電流
課堂引入:學生看課本41頁,思考電流的形成,什么是電源,恒定電流的計算
教師歸納總結
一、電源
1.能把自由電子從正極搬到負極的裝置
2.作用: ①保持導體兩端的電勢差(電壓)②使電路有持續的電流.二、恒定電場
1.定義:由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的。2.特點:導體內電場線與導體平行;電場強度不隨時間變化 3.恒定電場與靜電場性質相同
三、恒定電流
1、恒定電流:大小、方向都不隨時間變化的電流。
2、電流:物理上把通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用的時間t的比值稱為電流。表示電流強弱程度的物理量。
3、單位:安培(簡稱安),符號:A
4、公式:
5、說明 I?qt(1)電流方向的規定:規定正電荷定向移動的方向為電流方向。(2)金屬導體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。
(3)電解液中正、負離子定向移動方向雖然相反,但正、負離子定向移動形成的電流方向是相同的,此時: I?q1?q2t(4)電流強度雖然有大小和方向,但不是矢量,而是一個標量。
目標檢測:
關于電流,以下說法正確的是()A.通過橫截面的電荷量的多少就是電流的大小 B.負電荷定向移動的方向規定為電流的方向
C.在導體中,只要自由電荷在運動,就一定會形成電流 D.導體兩端沒有電壓就不能形成電流
E.根據I=Q/t可知I與Q成正比 F.電流有方向,電流是矢量
G.如果在任何相等的時間內通過導體橫截面的電荷量相等,則導體中的電流是恒定電流
H.電流的單位“安培”是國際單位制中的基本單位
四、電流的微觀意義 1.引入:
一個粗細均勻的,長為L的導體,兩端加一定電壓,導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v,設導體的橫截面積為S,導體每單位體積內的自由電荷數為n,每個自由電荷所帶電量為q,求此導體中的電流是多少?
2.電流的微觀意義的應用
例:有一個橫截面積S=1mm2的銅導線,通過的電流I=1A。已知銅的密度為ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質量為6.4×10-2kg/mol,阿佛加德羅常數為NA= 6.02×1023mol-1,電子的電量為e。在這個問題中可以認為每個銅原子貢獻一個自由電子。求銅導線中自由電子定向移動的速率v?
3、三種微觀速度的區別
討論:如果認為電子的定向運動速率就是電流的傳導速率,和我們的生活經驗是否相符?怎樣解釋?
(1)電流傳導速率等于光速,電路一接通,導體中的電子立即受到電場力的作用而定向移動形成電流。(對整體而言)
(2)電子定向移動速率,其大小與電流有關,一般數量級10-5m/s。(對每個電子而言)
(3)電子的熱運動速率,任何微觀粒子都做無規則的運動,其速率與溫度有關,通常情況為105m/s。
五、典型例題討論
如圖示,電解液接入電路后,在tS內有n1個一價正離子通過溶液內截面S,有n2個二價負離子通過溶液內截面S,設e為元電荷,則以下關于通過該截面電流的說法正確的是()
課堂小結
目標檢測
1.一條導線中的電流為1.6A,在1s內通過這條導線某一橫截面積的電子有多少個?
2.原子中的電子饒原子核的運動可以等效為環行電流。設氫原子的電子以速率v在半徑為r的圓周軌道上饒核運動,電子的電荷量為e,等效電流有多大?
3.(天津高考)在顯像管的電子槍中,從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進入電壓為U的加速電場,設其初速度為零,經加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束。已知電子的電荷量為e、質量為m,則在剛射出加速度時,一小段長為△l的電子束的電子個數是()
A.I?leSm2eUB.I?lem2eUC.1meS2eUB.IS?lem2eU第二課時 電動勢
課堂引入1:
如圖所示,在外電路,電流由電源正極流向負極,即從高電勢流到低電勢,電流在電源內部只能從負極流向正極,即從低電勢流到高電勢.根據電場知識可知,靜電力不可能使電流從低電勢流向高電勢,反而起阻礙作用.(1)是什么力把正電荷從電源的負極搬運到電源的正極?(2)電源中的能量是如何轉化的?
電源:通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電能的裝置 課堂引入2:
日常生活中我們經常接觸到各種各樣的電源,如圖所示的干電池、手機電池,它們有的標有“1.5 V”字樣,有的標有“3.7 V”字樣.
如果把1 C的正電荷從1.5 V干電池的負極移到正極,電荷的電勢能增加了多少?非靜電力做了多少功?如果把1 C的正電荷從3.7 V的手機電池的負極移到正極呢?哪個電池做功本領大?
電動勢在數值上等于非靜電力把1C正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功 總結
二、電動勢
1.定義:非靜電力把正電荷從負極移送到正極所做的功w跟被移送的電荷量q的比值
2.定義式:E=W/q,(E的大小與W和q無關,由電源自身的性質決定的)3.單位:伏特(V), 1V=1J/C 4.標量,電動勢只有大小,沒有方向
5.物理意義:描述電源把其他形式的能量轉化為電勢能的本領 目標檢測
1.關于電動勢E的說法中正確的是()A.電動勢E的大小,與非靜電力所做的功W的大小成正比,與移送電荷量q的大小成反比
B.電動勢E是由電源本身決定的,跟電源的體積和外電路均無關 C.電動勢E是表征電源把其他形式的能轉化為電能本領強弱的物理量 D.電動勢E的單位與電勢差的單位相同,故兩者在本質上相同
2.關于電動勢,下列說法中正確的是
()A.在電源內部把正電荷從負極移到正極,非靜電力做功,電勢能增加 B.對于給定的電源,移動正電荷非靜電力做功越多,電動勢就越大
C.電動勢越大,說明非靜電力在電源內部把正電荷從負極向正極移動時,單位電荷量做功越多
D.電動勢越大,說明非靜電力在電源內部把正電荷從負極移到正極時,移送的電荷量越多 例1 由六節干電池(每節的電動勢為1.5 V)串聯組成的電池組,對一電阻供電.電路中的電流為2 A,在10 s內電源做功為180 J,則電池組的電動勢為多少?從計算結果中你能得到什么啟示?
例2 如圖所示是兩個電池外殼的說明文字.圖中所述進口電池的電動勢是________ V;國產電池最多可放出________ mA?h的電荷量,若電池平均工作電流為0.03 A,則最多可使用_____h.圖中還提供了哪些信息:_____________________.目標檢測
1.(對電動勢概念的理解)關于電壓和電動勢,下列說法正確的是()A.電動勢就是電源兩極間的電壓
B.電壓和電動勢單位都是伏特,所以電壓和電動勢是同一物理量的不同叫法 C.電壓U=W/q和電動勢E=W/q中的W是一樣的,都是靜電力所做的功 D.電壓和電動勢有本質的區別,反映的能量轉化方向不同 2.(對電源的理解)關于電源,下列說法正確的是()A.當電池用舊之后,電源電動勢減小,內阻增大 B.當電池用舊之后,電源電動勢和內阻都不變 C.當電池用舊之后,電源電動勢基本不變,內阻增大 D.以上說法都不對
3.(非靜電力及其做功的特點)以下說法中正確的是()A.電源內部和外電路,正電荷都受靜電力作用,所以能不斷定向移動形成電流 B.靜電力與非靜電力都可以使電荷移動,所以本質上都是使電荷的電勢能減少 C.在電源內部正電荷能從負極到達正極是因為電源內部只存在非靜電力而不存在靜電力
D.靜電力移動電荷做功電勢能減少,非靜電力移動電荷做功電勢能增加 4.(電池容量的理解)電池容量就是電池放電時輸出的總電荷量,某蓄電池標有“15 A?h”的字樣,則表示()A.該電池在工作1 h 后達到的電流為15 A B.該電池在工作15 h 后達到的電流為15 A C.電池以1.5 A 的電流工作,可用10 h D.電池以15 A 的電流工作,可用15 h
第五篇:《電動勢》
電動勢
一.教材分析
電動勢的概念比較抽象,是教學中的一個難點。但學生對各種電源比較熟悉,所以本設計從介紹各種電源開始,明確本節課要研究電源的共同特性。通過對電路中產生持續穩定電流原因的探討,使學生知道電源工作過程中電源內部存在非靜電力的作用。在討論非靜電力做功將其他形式的能轉化為電能的過程中引入電動勢概念。在學習閉合電路的基礎上介紹外電路和內電路、外電阻和內電阻,外電壓和內電壓的意義,通過演示實驗讓學生直觀感受內電阻的存在。在閉合電路中能量轉化的討論中采用類比兒童乘坐滑梯的方法幫助學生理解。二.教學目標
(一)知識與技能
1. 理解電動勢的的概念及定義式。知道電動勢是表征電源特性的物理量。2.從能量轉化的角度理解電動勢的物理意義。
(二)過程與方法
通過類比的方法使學生加深對電源及電動勢概念的理解。
(三)情感態度與價值觀
了解生活中電池,感受現代科技的不斷進步 三.教學重點與難點: 重點:電動勢的的概念
難點:對電源內部非靜電力做功的理解
四.學情分析、通過復習靜電力概念,明確靜電力的作用效果,通過類比,分層次提出相應問題,通過師生互動式的分析討論,逐步明確電路中形成持續電流的原因。利用多媒體動畫形象地將形成電流和水流條件進行類比,通過非重力對水的作用和非靜電力對電荷的作用進行類比中得出非靜電力的概念。通過討論不同電源把其他形式的能轉化為電能的本領不同過程中逐步建立電動勢的概念,并通過電動勢和電壓概念本質區別的討論,加強對電動勢概念的理解 五.教學方法:實驗,多媒體 六.課前準備:實驗教具 七.課時安排:一課時 八.教學過程:
(一)預習檢查、總結疑惑
要點:電源、恒定電流的概念
(二)情景引入、展示目標 新課講解-----第二節、電動勢
〖問題〗1。在金屬導體中電流的形成是什么?(自由電子)
2.在外電路中電流的方向?(從電源的正極流向負極)
3.電源是靠什么能力把負極的正電荷不斷的搬運到正極以維持外電路中恒定的電流?
結合課本圖2。2-1,講述“非靜電力”,利用右圖來類比,以幫助學生理解電路中的能量問題。當水由A池流入B池時,由于重力做功,水的重力勢能減少,轉化為其他式的能。而又由于A、B之間存在高度差,故欲使水能流回到A池,應克服重力做功,即需要提供一個外力來實現該過程。抽水機就是提供該外力的裝置,使水克服重力做功,將其他形式的能轉化為水的重力勢能。重力做功、克服重力做功以及重力勢能與其他形式的能之間的相互轉化,學生易于理解和接受,在做此鋪墊后,電源中的非靜電力的存在及其作用也就易于理解了。
兩者相比,重力相當于電場力,重力做功相當于電場力做功,重力勢能相當于電勢能,抽水機相當于電源。
(三)合作探究、精講點播 1.電源(更深層的含義)
(1)電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置。
(2)非靜電力在電源中所起的作用:是把正電荷由負極搬運到正極,同時在該過程中非靜電力做功,將其他形式的能轉化為電勢能。
【注意】在不同的電源中,是不同形式的能量轉化為電能。
再與抽水機類比說明:在不同的電源中非靜電力做功的本領不同---引出 2.電動勢
(1)定義:在電源內部,非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。(2)定義式:E=W/q(3)單位:伏(V)
(4)物理意義:表示電源把其它形式的能(非靜電力做功)轉化為電能的本領大小。電動勢越大,電路中每通過1C電量時,電源將其它形式的能轉化成電能的數值就越多。【注意】:① 電動勢的大小由電源中非靜電力的特性(電源本身)決定,跟電源的體積、外電路無關。
②電動勢在數值上等于電源沒有接入電路時,電源兩極間的電壓。
③電動勢在數值上等于非靜電力把1C電量的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功。
3.電源(池)的幾個重要參數
①電動勢:它取決于電池的正負極材料及電解液的化學性質,與電池的大小無關。②內阻(r):電源內部的電阻。
③容量:電池放電時能輸出的總電荷量。其單位是:A·h,mA·h.【注意】:對同一種電池來說,體積越大,容量越大,內阻越小。
(四)反思總結、在學習閉合電路的基礎上介紹外電路和內電路、外電阻和內電阻,外電壓和內電壓的意義,通過演示實驗讓學生直觀感受內電阻的存在。在閉合電路中能量轉化的討論中采用類比兒童乘坐滑梯的方法幫助學生理解。九.板書設計 電動勢
一、電荷定向移動的原因 1.靜電力 ?化學作用(干電池)?2.非靜電力?光作用(光電池)
?電磁作用(發電機)?
二、電動勢(E)
1.表征了電源把其他能轉化為電能的本領。2.大小:等于電源開路時兩極間的電壓。3.單位:伏特(V)
三、閉合電路??外電路—外電阻—外電壓?內電路—內電阻—內電壓
四、閉合電路中能量的轉化 教學參考資料:
課題:西安市廢舊電池的污染現狀及建議 第一部分 選題的目的和意義:
在日常生活中人們經常會用到電池,然而,電池中所含的重金屬,例如汞、鎘等,會危害人體健康,并對環境造成嚴重的污染。因此,若將廢舊電池隨意丟棄或和其他生活垃圾堆放在一起,則會造成可怕的后果。現今,很多人還不知道廢舊電池對生活環境有怎樣嚴重的污染,對人體又有哪些危害。為此,我們將對廢舊電池的結構及其危害進行研究,希望通過我們的研究與宣傳,引起有關部門的重視,并使廣大市民自覺地、積極主動地參加到“最大限度減小廢舊電池的污染”的行列中來,使我們賴以生存的環境不再遭受新的污染,使人類的健康不再受到新的威脅。
第二部分 廢舊電池的組成、危害及治理措施 1.廢舊電池的組成 目前,電池的種類很多,但常用的電池有普通電池、鈕扣電池、鉛酸蓄電池、普通充電電池、鋰電池及鎳氫電池等,各類電池的主要組成如下表: 2. 廢舊電池的危害
由上表可知,一般的廢舊電池都含有汞、鉛、鎘、鋰、鎳氫等重金屬元素。由于重金屬不能自行凈化,一旦將廢舊電池混入生活垃圾之中或者隨意丟棄,久而久之,重金屬會滲出并污染地下水和土壤,對生活環境造成嚴重污染;繼而,這些重金屬又會通過食物鏈到達人體之中,蓄積在體內不能排出,長此以往就會致病致畸,對人體健康造成威脅。電池在我們生活中的使用量正在迅速增加,已深入到我們生活和工作的每一個角落,因此廢舊電池對環境的污染也日趨嚴重。全球每年有320億節廢舊電池被丟棄。以德國為例,平均每人每年就要消耗10節電池,合計約30000噸。大量丟棄的廢舊電池對土壤的破壞非常嚴重。然而,德國每年回收帶有毒性的鎳、鎘電池只有1/3,而2/3的電池被作為生活垃圾處理。每年流入環境中的汞約8噸,鎳約400噸,鎘約400噸,這個數字是相當驚人的。再看看我國,目前我國干電池的年產量達120億節以上,占全世界年產量的1/4,年消耗量
保守估計在70億節左右。據有關部門統計,我國首都北京每年消耗電池達6000噸,約4.5億節,但每年回收量僅約50噸,不足年消耗量的1%。有資料顯示,一粒鈕扣電池可以使1平方米的土壤化為“毒土”,使60萬公升的水無法飲用。當然,這是專家理論上的測算,電池污染的外泄至少需要四年。但當成千上萬節電池拋向道旁、田間、河中時,豈不是在我們周圍埋下了一枚枚“生態地雷”?而更可怕的是,這些“生態地雷”是很難處理的,如果用堆肥處理,可能導致肥料中重金屬含量超標;如果用焚燒處理,則形成汞蒸氣,同時可能催化有害氣體的生成,造成大氣污染。
廢舊電池對人類健康的危害也是不容忽視的。廢舊電池之所以對人體造成危害,是由于廢舊電池都含有鉛、汞、鎘、鋰、鎳氫等重金屬元素,這些重金屬元素能夠通過各種途徑進入人體內,長期積蓄難以排除,從而損害神經系統、造血功能和骨骼,甚至可以致癌,最終導致死亡。例如,若人體內鉛過量,將損害人的神經系統和消化系統,會引起神經衰弱、神經紊亂、手足麻木、消化不良、腹部絞痛等癥狀,同時還會引起腎炎、血中毒和其他痛變。汞具有強烈的毒性,若人體內汞過量,將改變人的精神狀態,同時還會引起脈搏加快、肌肉顫動、口腔和消化系統上的一些病變。重金屬鎘,主要是危害神經系統,同時還會造成腎損傷以及骨質疏松、軟骨癥、骨折等骨疾。另外,鋰電池采用非水溶劑、無機或有機電解液及硫酰氯
等正極材料,這些物質的氧化性極強,污染嚴重時,可以導致人脫牙、掉發,甚至窒息。3.廢舊電池的治理措施
既然廢舊電池對人類的生活環境和健康會造成如此嚴重的危害,那么怎樣處理廢舊電池就顯得尤為重要。當然,對廢舊電池加以回收和利用不失為一種較理想的處理方法。
目前,國內對廢舊干電池的處理和利用通常采用四種方法:人工分選法、干法、濕法和干濕法。人工分選法就是將回收的廢舊干電池,先進行分類,人工選出碳棒、銅帽、鋅皮及各種殘留物,并分別用相應的方法予以處理。干法,也叫煙火法,就是對廢舊干電池分類篩選、砸碎后再放入熔爐中在廢舊電池都含有汞、鉛、鎘、鋰、鎳氫等重金屬元素廢舊電池都含有汞、鉛、鎘、鋰、鎳氫等重金屬元素600--800度下焙燒,將排出的氣體冷凝后提取汞,再將焙燒剩余物方入回轉窯中在1100--1300度下焙燒,從煙氣中回收氧化鋅,從殘渣中回收錳和鐵。濕法就是將干電池分類破碎后置于浸取槽中,加入稀硫酸進行浸取,再經過過濾,從濾液中提取金屬鋅,濾渣分離出銅帽鐵皮后,再從剩余泥渣中進一步提取出錳來。干濕法就是將干法和濕法的優點結合起來,先用焙燒的方法回收汞和部分鋅,再用浸動和電積的方法回收錳和剩余的鋅。
國外通常的做法是采用濕法,但比國外的處理方法多一道工序,也就是說,不僅用酸浸取,電積以提取鐵、鎘等,而且用堿中和來沉淀鋅、鎳等。此外,日本次愿研究所還采用篩選、磁選、氯化、再篩選外加熔煉的方法來處理廢舊電池。
相比之下,國外的處理方法工序更多、更細致、更復雜,只有在較大的規模下才經濟。我國的廢舊干電池處理廠家只有不斷擴大規模,充分利用規模,合理、經濟的降低成本,并在此基礎上大幅度地提高技術水平,才能兼顧環境效益、社會效益與經濟效益,促進廢舊電池的有效回收和利用。
第三部分 西安市廢舊電池的污染現狀與建議 我們先后對西安市的三家大型批發市場(西安市輕工業品批發市場、西安市康復路批發市場和西安市環南路批發市場),西安市的五家大型商場(民生大樓、開遠商廈、百盛商廈、秋林公司和唐城大廈),以及東郊地區二十家小雜貨鋪營銷電池的情況進行了調查,然后用統計分析的方法估算出西安市干電池年平均消耗量在1000萬節以上,但西安市對廢舊電池的回收處理卻幾乎為零。
從我們的調查結果可以看到,廢舊電池對西安市的環境已造成了威脅,如果不及時處理,后果將不堪設想。為此,我們經過討論提出以下建議: 1. 回收方面:
(1)學習外省經驗(例如北京),提出“人人動手、人人收集”的口號,以每個社區為單位,建立1—2個廢舊電池回收箱,由社區的住戶將廢舊電池收集起來,統一處理。
(2)在中小學中倡議學生將廢舊電池集中到學校,避免因流失而造成環境污染。學校方面再將廢舊電池送往專門處理的地方。這樣做的同時,也對學生進行了“保護環境,從我做起”的教育。
(3)在零售商處設置廢舊電池回收點,由零售商統一轉交給批發商,最后再統一送往集中處理的地方。為了能夠促使大家把廢舊電池交會回收點,可開展一些優惠活動,例如,可以拿5節廢舊電池換取1節新電池等。2. 處理方面:
(1)希望西安市政府能在廢舊電池回收利用方面投資建廠,使回收來的電池有可以處理的地方。
(2)如政府因財政問題而無法解決資金問題,可先在社會各界發起募捐活動,剩余部分再由政府撥款。
(3)希望在“西部大開發”之際,能吸引一些外省及國外的廢舊電池廠家前來投資,這將
是一個很有前景的市場。
(4)組成一個科研小組,對電池內各種物質的提純進行研究,提高處理廢舊電池的技術水平,降低處理成本。
(5)將提取的重金屬出售給電池生產廠家進行再利用,以免造成二次污染。3. 宣傳方面:
(1)號召大家多采用充電電池或“綠色電池”。
(2)在社會上定期做宣傳,不能只是“三分鐘熱度”,這樣才能將廢舊電池的回收工作做好、做長久,讓全社會時刻關心這個大工程。十.作業布置:課本45頁1、2、3 十一.教學反思
在學習閉合電路的基礎上介紹外電路和內電路、外電阻和內電阻,外電壓和內電壓的意義,通過演示實驗讓學生直觀感受內電阻的存在。在閉合電路中能量轉化的討論中采用類比兒童乘坐滑梯的方法幫助學生理解.