談新課改對電源電動勢的階段性教學

摘 要： 電源電動勢是描述電源性質的重要物理量，掌握好電動勢這一重要概念是學好電源知識的關鍵。教師合理有效的教學方式可幫助學生加深對該知識的掌握與理解，本文就該知識點教學方法作了探討。

關鍵詞： 電源電動勢教學電動勢階段性教學 非靜電力 電勢差

電源電動勢教學是中學生學習電源知識的關鍵所在，那么怎樣教好本節(jié)內(nèi)容呢？仔細研讀課本，不難發(fā)現(xiàn)，其實新教材已經(jīng)對電動勢的教學作好了安排，而且教材中對于電源、電動勢的問題先后給出了三幅圖片。我就教材中的三幅圖片談談自己對電動勢教學的理解。

一、用類比的方法讓學生明白電源這種裝置的必要性

在第一節(jié)《電流》的教學中，教師利用給出的圖片，只講電源是一種能向正極連續(xù)提供正電荷、向負極連續(xù)提供負電荷，即能連續(xù)提供電流的裝置?？梢杂脦追N常見的電源為例，使學生初步認識電源的作用。不涉及電源內(nèi)部原理。這時教師可用水槽的水流類比，詳細解釋水流中水泵的產(chǎn)生與應用原理，讓學生理解水泵在水流中起到了維持水位差和轉換能量兩個作用。

我們把導體的兩端接在兩個帶有等量異種電荷的極板間，由于正極板電勢高于負極板電勢，導體兩端存在電勢差，從而使導體中的自由電荷（為方便，假定為正電荷）發(fā)生由正極板通過導體流向負極板的定向移動，形成電流。但是隨著電荷的定向移動，正極板上的正電荷逐漸減少，負極板上的負電荷與正電荷中和也逐漸減少，當兩極板上電荷消失時，導體兩端的電勢差減少至零，電流消失。要有持續(xù)的電流存在，必須把移到負極板的正電荷通過另一通路搬運至正極板，從而維持導體兩端存在電勢差。這就需要一種裝置——電源。

二、分析電源中電荷的運動性質，得出電源的作用

在第二節(jié)《電動勢》的教學中，教師利用給出的圖片，電源要把正電荷從電源負極通過內(nèi)電路搬運到電源正極必須克服靜電力，故這個搬運電荷的力不可能是靜電力，而且是每個電源都必須具有的，我們把它叫非靜電力。而這非靜電力，在移送電荷過程中，必定對電荷做功，于是伴隨著一定能量的轉換，即其它形式的能轉換為電能。故電源是一種把其它形式的能轉換為電能的裝置。教學時具體分四步。

1.分清內(nèi)外電路

電路由內(nèi)、外兩部分組成，在外電路中正電荷是從電源正極向負極運動的，而內(nèi)電路中正電荷是從負極向正極運動。

2.承認非靜電力的存在

在外電路，正電荷由電源正極流向負極。其定向移動的根本原因在于有由電源正極指向負極的電場，即在靜電力的作用下運動。在電源內(nèi)部，同樣存在著由正極指向負極的電場。在這個電場中，正電荷所受的靜電力阻礙它繼續(xù)向正極移動。因此在電源內(nèi)要使正電荷向正極移動，就一定要有非靜電力作用于電荷才行。這一點可以利用化學電源進行演示，從事實的角度認識到非靜電力的存在，且進一步明確非靜電力只存在于電源內(nèi)部，而靜電力在電源的內(nèi)部和外部都存在。

3.理解非靜電力做功是電源產(chǎn)生電動勢的本質

所謂非靜電力，主要是指化學力和電磁力。在電池中，非靜電力是化學作用，在發(fā)電機中，非靜電力的作用是電磁作用，它使機械能轉化為電勢能，進而具備向外供電的本領。

在一定的電路中，要維持電路中電流恒定不變，必須設法維持電路兩端有恒定的電勢差，這就必須在電源內(nèi)部由非靜電力將正電荷送到正極上，非靜電力把正電荷從負極板移到正極板時要對電荷做功，這個做功的物理過程就是產(chǎn)生電源電動勢的本質。非靜電力所做的功，反映了其他形式的能量有多少變成了電能。因此在電源內(nèi)部，非靜電力做功的過程是能量相互轉化的過程。電源就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。而電動勢則是反映電源把其他形式的能轉化成電能的本領。所以電動勢可由此定義：非靜電力把正電荷從負極移到正極所做的功與該電荷電量的比值，稱為電源的電動勢。如果移送電荷q時非靜電力所做的功為W，那么電動勢E表示為：E＝W/q。由上式可知，電動勢的物理意義為：在電源內(nèi)部，非靜電力把單位正電荷從負極移送到正極時所做的功。

4.決定電源電動勢的因素

電動勢表征的是電源把其他形式的能轉化為電能的本領。不同結構的電源使其他形式的能轉化為電能的本領不同，其電動勢也就不同，因此電源的電動勢僅由電源本身的性質決定，如材料結構、工作方式等，每一個電源都有一個確定的電動勢值。

三、比較電動勢與電勢差（電壓）的區(qū)別，揭示它們的關系

在第七節(jié)《閉合電路歐姆定律》的教學中，教師可利用圖片使學生形象化地理解電動勢與內(nèi)、外電壓的關系。電動勢和電勢差兩概念關系密切，而且容易混淆。為了區(qū)別這兩個概念，我們可以把它們從兩個方面作比較：一是比較和兩個概念相聯(lián)系的力。電動勢是和非靜電力相依存的，有非靜電力才可能有電動勢；電勢差是和靜電力相依存的，有靜電力，才可能有電勢差。二是從能的角度作比較。電動勢是用來量度其他形式能轉化為電能的本領大小的量；而電勢差是用來量度電能轉化為其它形式能的本領大小的量。從以上兩點比較，便可明確電動勢和電勢差是兩個不相容的概念，不能混用。另外，還必須注意，對于給定的電源來說，不管外電阻是多少，電源的電動勢總是不變的，而電源的路端電壓則是隨著外電阻的變化而變化的，它是表征外電路性質的物理量，因此電動勢、電勢差是兩個截然不同的物理概念。

仔細揣摩課本中的三幅圖片，新課標對電源、電動勢的問題已經(jīng)給出了三種不同層次的講解。我們只需要充分利用三幅圖片的內(nèi)在含義，通過階段性教學，使學生逐步認識到：電動勢是電源的一種屬性，是電源促使正負電荷分離能力大小或者非靜電力做功本領的大小的標志，與外界電路無關。