《2018-2019学年高中物理 第二章 恒定电流 2.2 电动势课件 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理 第二章 恒定电流 2.2 电动势课件 新人教版选修3-1（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2电动势【自主预习】【自主预习】1.1.电源：电源：(1)(1)概念：通过概念：通过_做功把其他形式的能转化为做功把其他形式的能转化为_的装置。的装置。非静电力非静电力电势能电势能(2)(2)作用：作用：外电路：正电荷从电源外电路：正电荷从电源_流向流向_，形成持续电流，电源的作用是形成持续电流，电源的作用是_外电路中这种持续外电路中这种持续电流。电流。内电路：电源提供内电路：电源提供“非静电力非静电力”，通过这种力做，通过这种力做功，把正电荷从功，把正电荷从_搬运到搬运到_，使电荷的电势，使电荷的电势能增加。能增加。 正极正极负极负极维持维持负极负极正极正极2.2.电动势：电动势：(1)(1
2、)物理意义：反映电源物理意义：反映电源_本领大小的物本领大小的物理量。理量。(2)(2)定义：电动势指在电源内部，非静电力把定义：电动势指在电源内部，非静电力把_由负极移送到正极，非静电力所做的功由负极移送到正极，非静电力所做的功W W与电荷量与电荷量q q的的_。(3)(3)公式：公式：E=E=_。单位：伏特。单位：伏特(V)(V)。非静电力做功非静电力做功正电荷正电荷比值比值(4)(4)大小的决定因素大小的决定因素：由电源中：由电源中_特性决定，特性决定，跟电源的体积跟电源的体积_，跟内外电路也，跟内外电路也_。非静电力非静电力无关无关无关无关【预习小测】【预习小测】1.1.关于电动势，下
3、列说法正确的是关于电动势，下列说法正确的是( () )A.A.所有电池的电动势都是所有电池的电动势都是1.5 V1.5 VB.B.体积越大的电源，其电动势一定越大体积越大的电源，其电动势一定越大C.C.电动势数值上就等于电源正负极之间的电压电动势数值上就等于电源正负极之间的电压D.D.电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领【解析】【解析】选选D D。各种干电池的电动势都是。各种干电池的电动势都是1.5 V1.5 V，铅蓄，铅蓄电池的电动势是电池的电动势是2 V2 V，故，故A A错误；电动势是表示电源把错误；电动势是表示电源把其他形式的能转化为
4、电能的本领强弱，与电源的体积其他形式的能转化为电能的本领强弱，与电源的体积无关，如各种体积干电池的电动势都是无关，如各种体积干电池的电动势都是1.5 V1.5 V，故，故B B错错误；电源正负极之间的电压是路端电压，电源的电动误；电源正负极之间的电压是路端电压，电源的电动势在数值上等于内、外电压之和，电源没有接入电路势在数值上等于内、外电压之和，电源没有接入电路时两极间的电压在数值上等于电源的电动势，故时两极间的电压在数值上等于电源的电动势，故C C错误；错误；电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，故故D D正确。正确。2.(2.(多选多选
5、) )对电动势的定义式对电动势的定义式E= E= 的理解正确的的理解正确的是是( () )A.EA.E与与W W成正比成正比 B.EB.E与与q q成反比成反比C.EC.E的大小与的大小与W W、q q无关无关 D.WD.W表示非静电力做功表示非静电力做功【解析】【解析】选选C C、D D。电动势是由电源中非静电力的特性。电动势是由电源中非静电力的特性决定的。表征电源把其他形式的能转化为电能本领的决定的。表征电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，在数值上等于非静电力把大小，在数值上等于非静电力把1C1C的正电荷在电源内的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。它在数值上等于从负极移送到正极所
6、做的功。它在数值上等于W W与与q q的的比值，但不能说比值，但不能说E E与与W W成正比，与成正比，与q q成反比，其大小与成反比，其大小与W W、q q无关。无关。主题一对电源工作原理的理解主题一对电源工作原理的理解【互动探究】【互动探究】如图所示，在外电路，电流由电源正极流向负极，即如图所示，在外电路，电流由电源正极流向负极，即从高电势流到低电势，电流在电源内部只能从负极流从高电势流到低电势，电流在电源内部只能从负极流向正极，即从低电势流到高电势。根据电场知识可知，向正极，即从低电势流到高电势。根据电场知识可知，静电力不可能使电流从低电势流向高电势，反而起阻静电力不可能使电流从低电势流
7、向高电势，反而起阻碍作用。碍作用。(1)(1)正电荷将怎样移动？电场力做正功还是负功？正电荷将怎样移动？电场力做正功还是负功？提示：提示：在电源的外部正电荷从电源的正极运动到负极，在电源的外部正电荷从电源的正极运动到负极，电场力做正功；在电源内部，正电荷从电源的负极运电场力做正功；在电源内部，正电荷从电源的负极运动到正极，电场力做负功。动到正极，电场力做负功。(2)(2)在电源的内部正电荷移动方向的成因是什么？在电源的内部正电荷移动方向的成因是什么？提示：提示：在电源的内部是非静电力来克服电场力做功使在电源的内部是非静电力来克服电场力做功使正电荷从电源的负极运动到正极的。正电荷从电源的负极运动
8、到正极的。 (3)(3)试分析一下电源中的能量是如何转化的？试分析一下电源中的能量是如何转化的？提示：提示：电源中非静电力做功，把其他形式的能量转化电源中非静电力做功，把其他形式的能量转化成了电势能。成了电势能。【探究总结】【探究总结】1.1.从力的角度看：在外电路中，电荷在电场力的作用从力的角度看：在外电路中，电荷在电场力的作用下定向移动形成电流；在电源内部，电荷通过非静电下定向移动形成电流；在电源内部，电荷通过非静电力的作用实现定向移动形成电流。力的作用实现定向移动形成电流。2.2.从能量的角度看：电源通过非静电力做功把其他形从能量的角度看：电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能，实
9、现能量转化。电源既不创造能式的能转化为电能，实现能量转化。电源既不创造能量，也不创造电荷。量，也不创造电荷。【拓展延伸】【拓展延伸】静电力与非静电力做功的区别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，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。力做的功与静电力做的功相等。【典例示范】【典例示范】下列关于电源的说法中正确的是下列关于电源的说法中正确的是(
10、() )A.A.在外电路和电源内部，正电荷都受到静电力的作用，在外电路和电源内部，正电荷都受到静电力的作用，所以能不断地定向移动形成电流所以能不断地定向移动形成电流B.B.静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上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都是使电荷的电势能减少C.C.在电源内部，正电荷能从负极移动到正极是因为电在电源内部，正电荷能从负极移动到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力源内部只存在非静电力而不存在静电力D.D.静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加荷做功电势能增加【解
11、题指南】【解题指南】解答本题时应明确以下两点：解答本题时应明确以下两点：(1)(1)静电力移动电荷时，静电力做正功，电荷的电势能静电力移动电荷时，静电力做正功，电荷的电势能减少，即电能转化为其他形式的能。减少，即电能转化为其他形式的能。(2)(2)在电源内部，电场方向从电源正极指向电源负极。在电源内部，电场方向从电源正极指向电源负极。【解析】【解析】选选D D。在外电路，电荷是靠静电力作用而定向。在外电路，电荷是靠静电力作用而定向移动的，在电源内部电荷受到静电力和非静电力作用，移动的，在电源内部电荷受到静电力和非静电力作用，其中非静电力为动力、静电力为阻力，非静电力做正其中非静电力为动力、静电
12、力为阻力，非静电力做正功，把其他形式的能转化为电能，故选项功，把其他形式的能转化为电能，故选项D D正确。正确。【探究训练】【探究训练】( (多选多选) )关于电源的说法，正确的是关于电源的说法，正确的是( () )A.A.电源向外提供的电能越多，电动势就越大电源向外提供的电能越多，电动势就越大B.B.电动势表示电源将单位正电荷从负极移到正极时，电动势表示电源将单位正电荷从负极移到正极时，非静电力做的功非静电力做的功C.C.在电源内部，从正极到负极电势逐渐降低在电源内部，从正极到负极电势逐渐降低D.D.在电源外部，从正极到负极电势逐渐提高在电源外部，从正极到负极电势逐渐提高【解析】【解析】选选
13、B B、C C。电源是把其他形式的能转化为电能。电源是把其他形式的能转化为电能的装置。在电源内部，非静电力做功，使电源正极电的装置。在电源内部，非静电力做功，使电源正极电势高于负极电势；在电源外部电场力做功，正极电势势高于负极电势；在电源外部电场力做功，正极电势高于负极电势。电源提供的电能高于负极电势。电源提供的电能E E电电=qE=qE，既与电动势，既与电动势E E有关，又与电荷量有关，又与电荷量q q有关，则有关，则B B、C C正确，正确，A A、D D错误。错误。【补偿训练】【补偿训练】1.(1.(多选多选) )关于电源的说法正确的是关于电源的说法正确的是( () )A.A.电源外部存
14、在着由正极指向负极的电场，内部存在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着由负极指向正极的电场B.B.在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极流向正极流向正极C.C.在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极极流向正极D.D.在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能【解析】【解析】选选B B、C C、D D。无论电源内部还是外部电场都是。无论电源内部还是外部电场都是由正极指向负极，故由正极指向负极，故A A错；在外部电路中，
15、负电荷靠电错；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，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，故靠化学作用使化学能转化为电势能，故B B、C C、D D正确。正确。2.(2.(多选多选) )现有一块利用家用电源充电的手机可充电电现有一块利用家用电源充电的手机可充电电池，对于其工作原理，下列说法正确的是池，对于其工作原理，下列说法正确的是( (
16、) )A.A.工作时化学能转化为电能工作时化学能转化为电能B.B.充电时化学能转化为电能充电时化学能转化为电能C.C.工作时电能转化为化学能工作时电能转化为化学能D.D.充电时电能转化为化学能充电时电能转化为化学能【解析】【解析】选选A A、D D。手机电池工作时将储存的化学能转。手机电池工作时将储存的化学能转化为电能为手机供电，手机电池充电时将家用电源的化为电能为手机供电，手机电池充电时将家用电源的电能转化为化学能，故选电能转化为化学能，故选A A、D D。【通法悟道】【通法悟道】电源内外电路中的能量转化电源内外电路中的能量转化(1)(1)在外电路中，只有电场力做功，电能转化为其他形在外电路
17、中，只有电场力做功，电能转化为其他形式的能。式的能。(2)(2)电源内部，除了有非静电力做功，将其他形式的能电源内部，除了有非静电力做功，将其他形式的能转化为电能外，由于电源内部有内阻，电场力也做一转化为电能外，由于电源内部有内阻，电场力也做一部分功，将电能转化为内能。部分功，将电能转化为内能。主题二对电动势的理解主题二对电动势的理解【互动探究】【互动探究】日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5V”1.5V”字样，字样，有的标有有的标有“3.7 V”3.7 V”字样
18、。字样。(1)(1)如果把如果把1 C1 C的正电荷分别从的正电荷分别从1.5 V1.5 V和和3.7 V3.7 V的干电池的干电池的负极移到正极，非静电力分别做了多少功？的负极移到正极，非静电力分别做了多少功？提示：提示：根据电动势表达式根据电动势表达式E= E= 可知可知W=qEW=qE，所以非静电，所以非静电力分别做了力分别做了1.5J1.5J和和3.7 J3.7 J的功。的功。(2)(2)两次电势能增加多少？两次电势能增加多少？提示：提示：根据功能关系知两次电势能分别增加了根据功能关系知两次电势能分别增加了1.5J1.5J和和3.7 J3.7 J。(3)(3)哪个电池做功本领大？哪个电
19、池做功本领大？提示：提示：根据电动势的物理意义知根据电动势的物理意义知3.7 V3.7 V的干电池做功本的干电池做功本领大。领大。 【探究总结】【探究总结】1.1.电动势的意义：电源的电动势是表征电源把其他形电动势的意义：电源的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，即非静电力式的能转化为电能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大。移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大。2.2.表达式：公式表达式：公式E= E= 中中W W为非静电力做的功，而为非静电力做的功，而E E的大的大小与小与W W、q q无关。无关。3.3.电动势的相关影响因
20、素：电源电动势的大小是由电电动势的相关影响因素：电源电动势的大小是由电源本身性质决定的，不同种类的电源电动势的大小不源本身性质决定的，不同种类的电源电动势的大小不同。同。【拓展延伸】【拓展延伸】电源电动势与电势差的区别和联系电源电动势与电势差的区别和联系电势差电势差电动势电动势意意义义表示电场力做功时将电表示电场力做功时将电能转化为其他形式能的能转化为其他形式能的本领大小本领大小表示非静电力做功时将表示非静电力做功时将其他形式能转化为电能其他形式能转化为电能的本领大小的本领大小定定义义U UABAB= = ，数值上等于将，数值上等于将单位电荷量的正电荷从单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电
21、导体一端移到另一端电场力所做的功场力所做的功E= E= ，数值上等于将单，数值上等于将单位电荷量的正电荷从电位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电源负极移到正极非静电力所做的功力所做的功电势差电势差电动势电动势单位单位伏特伏特(V)(V)伏特伏特(V)(V)正负正负含义含义电流流过电阻，电势电流流过电阻，电势降落，沿电流方向为降落，沿电流方向为正，逆电流方向为负正，逆电流方向为负一般地，在中学物理中一般地，在中学物理中E E取正值，不讨论负电取正值，不讨论负电动势问题动势问题决定决定因素因素由电源及导体的电阻由电源及导体的电阻和连接方式决定和连接方式决定仅由电源本身决定仅由电源本身决定电势差
22、电势差电动势电动势测量测量方法方法将电压表并联在被测将电压表并联在被测电路两端电路两端将内阻很大的电压表并将内阻很大的电压表并联于电源两端，且外电联于电源两端，且外电路断开；伏安法路断开；伏安法联系联系电源开路时，电源开路时，E=UE=U端端；电路闭合时，；电路闭合时，E=UE=U内内+U+U外外( (后面学习后面学习) )【典例示范】【典例示范】一节干电池的电动势为一节干电池的电动势为1.5V1.5V，下列说法正确的是，下列说法正确的是( () )A.A.电池内每通过电池内每通过1C1C的电荷量，电源把的电荷量，电源把1.5 J1.5 J的电能转变的电能转变为化学能为化学能B.B.电池能在电
23、池能在1 s1 s内将内将1.5 J1.5 J的化学能转变成电能的化学能转变成电能C.C.由于电池正负极间的电压就是电动势，故电池两端由于电池正负极间的电压就是电动势，故电池两端的电压为的电压为1.5V1.5VD.D.非静电力把非静电力把1C1C的正电荷在电池内从负极移送到正极的正电荷在电池内从负极移送到正极所做的功为所做的功为1.5J1.5J【解题指南】【解题指南】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)(1)理解电动势的物理意义。理解电动势的物理意义。(2)(2)理解电动势与电压的关系。理解电动势与电压的关系。【解析】【解析】选选D D。电源是把其他形式的能转化为电能的装。电
24、源是把其他形式的能转化为电能的装置，由电动势的定义式置，由电动势的定义式E= E= 可知，电源中每通过可知，电源中每通过1C1C电电荷量，电源把荷量，电源把1.5J1.5J的化学能转变为电能，故的化学能转变为电能，故A A、B B错错误；电池正负极间的电压不是电动势，只有电池没有误；电池正负极间的电压不是电动势，只有电池没有接入电路时其两端的电压为接入电路时其两端的电压为1.5V1.5V，C C错误；电动势在数错误；电动势在数值上等于非静电力把值上等于非静电力把1C1C的正电荷在电池内从负极移送的正电荷在电池内从负极移送到正极所做的功，为到正极所做的功，为1.5J1.5J，故，故D D正确。正
25、确。【探究训练】【探究训练】( (多选多选)(2018)(2018宁波高二检测宁波高二检测) )下列说法中正确的下列说法中正确的是是( () )A.A.同一型号干电池，旧电池比新电池的电动势小，内同一型号干电池，旧电池比新电池的电动势小，内阻大，容量小阻大，容量小B.B.电源电动势电源电动势E E表示电源内静电力的功表示电源内静电力的功C.1C.1号干电池比号干电池比5 5号干电池的电动势小，容量大号干电池的电动势小，容量大D.D.当通过同样的电荷量时，电动势为当通过同样的电荷量时，电动势为2V2V的蓄电池比的蓄电池比1.5V1.5V的干电池提供的电能多的干电池提供的电能多【解析】【解析】选选
26、A A、D D。同种型号的旧电池比新电池电动势。同种型号的旧电池比新电池电动势略小，内阻略大。但不同型号的干电池相比较，电动略小，内阻略大。但不同型号的干电池相比较，电动势相同而容量不同，故势相同而容量不同，故A A正确，正确，C C错误；电动势是表示错误；电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，它电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，它在数值上等于非静电力移送单位电荷量所做的功，故在数值上等于非静电力移送单位电荷量所做的功，故B B错误，错误，D D正确。正确。【补偿训练】【补偿训练】1.(1.(多选多选) )电池给灯泡供电与人将球抛出在能量转化方电池给灯泡供电与人将球
27、抛出在能量转化方面有相似之处，我们可以将电势能类比于重力势能，面有相似之处，我们可以将电势能类比于重力势能，对于如下两图，下列说法正确的是对于如下两图，下列说法正确的是( () )A.A.可以将电荷通过灯泡电流做功与抛球时人对球做功可以将电荷通过灯泡电流做功与抛球时人对球做功相类比相类比B.B.可以将电池的非静电力做功与抛球时人对球做的功可以将电池的非静电力做功与抛球时人对球做的功类比类比C.C.可以将电流通过灯泡时做的功与重力对球做的功类可以将电流通过灯泡时做的功与重力对球做的功类比比D.D.可以将电池的非静电力做功与重力对球做功类比可以将电池的非静电力做功与重力对球做功类比【解析】【解析】
28、选选B B、C C。将电势能类比重力势能，电流通过。将电势能类比重力势能，电流通过灯泡做功，电势能减小，可类比重力做功，重力势能灯泡做功，电势能减小，可类比重力做功，重力势能减少，非静电力做功，电势能增加，可类比人抛球对减少，非静电力做功，电势能增加，可类比人抛球对球做功，球重力势能增加，故球做功，球重力势能增加，故B B、C C正确。正确。2.(2.(多选多选) )下列关于电源的说法，正确的是下列关于电源的说法，正确的是( () )A.A.电源电动势等于电源正、负极之间的电势差电源电动势等于电源正、负极之间的电势差B.B.电源电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能电源电动势反映了电源把其他
29、形式的能转化为电能的本领的本领C.C.电源的电动势与外电路有关电源的电动势与外电路有关D.D.在电源内从负极到正极电势的升高等于在电源内从负极到正极电势的升高等于E E【解析】【解析】选选B B、D D。电源电动势反映电源将其他形式的。电源电动势反映电源将其他形式的能量转化为电能的本领大小，电源正、负极之间的电能量转化为电能的本领大小，电源正、负极之间的电势差为电源的路端电压，只有当电源处于断路状态时，势差为电源的路端电压，只有当电源处于断路状态时，电源的电动势才等于路端电压，电源的电动势才等于路端电压，A A错误，错误，B B正确；电源正确；电源的电动势取决于电源自身的性质，与有无外电路及外
30、的电动势取决于电源自身的性质，与有无外电路及外电路的情况无关，选项电路的情况无关，选项C C错误；在电源内部，非静电力错误；在电源内部，非静电力克服静电力做功，将正电荷从负极移送到正极，使电克服静电力做功，将正电荷从负极移送到正极，使电荷的电势升高了荷的电势升高了E E，选项，选项D D正确。正确。3.3.某品牌的某品牌的MP3MP3使用的电源是一节使用的电源是一节7 7号干电池，当它正号干电池，当它正常工作时，其工作电流为常工作时，其工作电流为0.3A0.3A。某同学在一次使用该。某同学在一次使用该MP3MP3时，若他用了时，若他用了10s10s，则这段时间内电池将多少化学，则这段时间内电池
31、将多少化学能转化为电势能？能转化为电势能？【解析】【解析】已知工作电流已知工作电流I=0.3AI=0.3A，10s10s时间内通过导体横时间内通过导体横截面的电荷量截面的电荷量q=It=0.3q=It=0.310C=3C10C=3C。7 7号干电池电动势为号干电池电动势为1.5V1.5V。则根据能量守恒定律，电池。则根据能量守恒定律，电池将化学能转化为电势能的量等于非静电力移动电荷所将化学能转化为电势能的量等于非静电力移动电荷所做的功：做的功：W=qE=3W=qE=31.5J=4.5J1.5J=4.5J。答案：答案：4.5J4.5J【通法悟道】【通法悟道】对电动势的理解对电动势的理解电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能本领大电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，在数值上等于非静电力把小的物理量，在数值上等于非静电力把1 C1 C的正电荷在的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功，也可认为其在电源内部从负极移送到正极所做的功，也可认为其在数值上等于电路中通过单位电荷时电源所提供的电能。数值上等于电路中通过单位电荷时电源所提供的电能。非静电力不同，能量转化的形式不同。非静电力不同，能量转化的形式不同。【课堂小结】【课堂小结】
