“電動(dòng)勢(shì)” 教學(xué)實(shí)錄及評(píng)析

汪婧姝 李艷

【教學(xué)分析】

教學(xué)目標(biāo)：

知識(shí)與技能：理解電動(dòng)勢(shì)的概念，掌握電動(dòng)勢(shì)的定義式及物理含義。

過程與方法：通過類比方法和實(shí)驗(yàn)探究方法，使學(xué)生親身體驗(yàn)了解電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化過程。培養(yǎng)學(xué)生觀察、實(shí)驗(yàn)操作能力。在探究中落實(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)科的核心素養(yǎng)。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀：在探究中讓學(xué)生體會(huì)合作的樂趣，通過聯(lián)系實(shí)際生活，了解生活中的電池，感受現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生參與科技活動(dòng)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的精神。

教學(xué)重點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)概念的建立過程及對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念的理解，電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化。

教學(xué)難點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)概念的建立過程及對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念的理解，對(duì)非靜電做功本領(lǐng)的理解。

教學(xué)方法：自主、合作探究和討論相結(jié)合。

學(xué)情分析：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電源及電流等基礎(chǔ)知識(shí)，復(fù)習(xí)這些基礎(chǔ)知識(shí)，過渡到本節(jié)課第一個(gè)概念——非靜電力，進(jìn)而建立概念并展開不同梯度、難度的教學(xué)。

【教學(xué)流程】

導(dǎo)入新課：尋找不同的聲音。

師：今天我給每個(gè)小組準(zhǔn)備了一個(gè)音樂賀卡，其中有一個(gè)賀卡的音樂同其他組的不一樣，讓我們看看這個(gè)代表幸運(yùn)的賀卡落在哪個(gè)組里面了？

生：發(fā)現(xiàn)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(shè)計(jì)意圖：學(xué)生自己動(dòng)手尋找電源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

師：電源各有不同，我們今天就來(lái)一起探究學(xué)習(xí)描述電源特性的物理量。

（復(fù)習(xí)上節(jié)課知識(shí)。）

設(shè)計(jì)意圖：通過復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容，為新課“非靜電力”概念的引入打基礎(chǔ)。

師：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道，在一個(gè)有電源的閉合回路中會(huì)形成恒定電場(chǎng)，為了方便，下面我們按正電荷移動(dòng)的說法進(jìn)行討論。

師：在電源的外部，即外電路部分，恒定電場(chǎng)的方向如下圖所示，正電荷會(huì)在電場(chǎng)中受到什么力呢？其方向呢？在這個(gè)電場(chǎng)力的作用下，正電荷會(huì)沿著電場(chǎng)線的方向從電源正極經(jīng)外電路流向負(fù)極。在這個(gè)過程中電場(chǎng)力做什么功？電勢(shì)能如何變化？能量是守恒的，減少的電能在外電路中轉(zhuǎn)化成什么能量了呢？

設(shè)計(jì)意圖：緊湊的課堂提問層層遞進(jìn)，為電源內(nèi)部電荷受力、運(yùn)動(dòng)、能量轉(zhuǎn)化打下伏筆。

師：正電荷繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，而當(dāng)其運(yùn)動(dòng)到電源的負(fù)極時(shí)，遇到了一些麻煩。請(qǐng)同學(xué)們觀察電源內(nèi)部的電場(chǎng)，如何描述其方向？正電荷受到的電場(chǎng)力與此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向是怎樣的？

師：那么正電荷又必須要經(jīng)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(huì)怎么樣？

生：給他一個(gè)力。

師：那這個(gè)力是電場(chǎng)力嗎？

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生將靜電力同非靜電力進(jìn)行區(qū)分。

師：由于電源的組成不同，我們把這個(gè)所謂的外力統(tǒng)稱為“非”靜電力。在電源內(nèi)部，在正電荷由負(fù)極流向正極的過程中，非靜電力做什么功？其電勢(shì)能如何變化？能量是守恒的，電勢(shì)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(gè)可愛的收壓電筒，請(qǐng)看——手電亮了嗎？這是靠什么能轉(zhuǎn)化成電能呢？

生：機(jī)械能，或者機(jī)械做功。

師：那么大家工具箱里的檸檬電池又是將什么能轉(zhuǎn)化成電能呢？

生：化學(xué)能，或者化學(xué)作用。

設(shè)計(jì)意圖：物理源于生活，讓學(xué)生體會(huì)不同電源中能量的轉(zhuǎn)換過程，為下面從能量的角度看電源的作用做鋪墊。

總結(jié)：電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)都一樣嗎？電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的原理同水泵把其他形式的能轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能的原理是非常相似的。我們先來(lái)討論一個(gè)我們比較熟悉的力學(xué)模型。老師制作了一個(gè)簡(jiǎn)易抽水機(jī)模型，由水槽、水泵、管子組成。為了能讓現(xiàn)象更明顯，我滴一滴紅墨水，接通電源，請(qǐng)大家注意觀察。

設(shè)計(jì)意圖：體會(huì)不同抽水機(jī)的機(jī)理，對(duì)比非靜電力做功的本領(lǐng)。

師：我們可以發(fā)現(xiàn)，水在不斷循環(huán)流動(dòng)，在小水槽這側(cè)，水自發(fā)往下流。是在什么力的作用下做什么功？對(duì)應(yīng)伴隨著怎樣的能量轉(zhuǎn)化？在與水泵連接的管內(nèi)，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(zhuǎn)化呢？

設(shè)計(jì)意圖：教師的引導(dǎo)性緊湊提問，使學(xué)生體會(huì)到了水流在水槽內(nèi)外的受力和運(yùn)動(dòng)過程中伴隨的能量轉(zhuǎn)化。

通過剛才的分析，將水循環(huán)的過程與閉合電路中正電荷的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行類比，學(xué)生完成學(xué)案并匯報(bào)表格內(nèi)容。

師：通過對(duì)比我們可以發(fā)現(xiàn)，水循環(huán)過程與電路中正電荷運(yùn)動(dòng)的過程確實(shí)非常相似，小水槽管內(nèi)相當(dāng)于電路的外電路部分，而水泵及其管內(nèi)相當(dāng)于電源內(nèi)電路。那么如果將與水泵相連的管子不斷加長(zhǎng)，將小水槽不斷抬高，又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？

由一名學(xué)生協(xié)助老師完成演示實(shí)驗(yàn)，其他學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(zhǎng)，水槽變高，單位質(zhì)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(huán)，那么只能換水泵，換一個(gè)功率大的還是小的呢？

生：大的，功率越大，單位時(shí)間做的功就越多。

師：可見不同功率的抽水機(jī)在工作時(shí)，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(lǐng)也不同。如何去衡量非靜電力做功的本領(lǐng)呢？

電源的內(nèi)部我們無(wú)法看到，但是可以通過一個(gè)小計(jì)算來(lái)進(jìn)一步分析。

1.某干電池非靜電力把3C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極時(shí)做4.5J的功；

2.某干電池非靜電力把1.5C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極時(shí)做4.5J的功；

3.某干電池非靜電力把3C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極時(shí)做6J的功。

學(xué)生思考：哪種電池產(chǎn)生的電能多？哪種電池非靜電力轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大？

（用比值定義法定義了一個(gè)物理量——電動(dòng)勢(shì)，表示電池中的非靜電力做功的本領(lǐng)，它只與構(gòu)成正負(fù)極的材料和內(nèi)部電解質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。）

設(shè)計(jì)意圖：通過理論計(jì)算理解電動(dòng)勢(shì)的物理意義和計(jì)算公式。

師：那么我們?nèi)绾沃酪粋€(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)是多少呢？我們可以看電池上的參數(shù)。

設(shè)計(jì)意圖：了解表征電源特性的基本物理量：內(nèi)阻、容量。

利用兩個(gè)都是1.5V的干電池，分別與同一個(gè)賀卡相連，請(qǐng)同學(xué)們觀察現(xiàn)象（一個(gè)亮，一個(gè)不亮）。引導(dǎo)學(xué)生思考原因，大膽猜測(cè)，并驗(yàn)證猜想是否正確。

師：現(xiàn)在我們用電壓表測(cè)一下電源兩端的電壓，測(cè)量結(jié)果近似一樣。這說明電動(dòng)勢(shì)近似一樣，那為什么一個(gè)有電流，一個(gè)沒有呢？在電動(dòng)勢(shì)一定的情況下，什么不同？

生：電阻。

師：但是兩次是同一個(gè)賀卡啊，這又說明什么呢？

生：電源是有內(nèi)阻的，而電源的內(nèi)阻不同。

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

師：大家請(qǐng)看，這是一個(gè)——充電寶（實(shí)物展示）。

師：大家平時(shí)經(jīng)常用嗎？自己去買過充電寶的同學(xué)請(qǐng)舉手。

師：請(qǐng)回憶，在你去買充電寶的時(shí)候，你是如何同賣家描述你想要的充電寶類型的？

生：使用時(shí)間長(zhǎng)。

師：充電寶上的mAh是什么單位？是電流？還是電壓？電流乘以時(shí)間，和哪個(gè)物理量接近？

生：電量。

師：它是表征電源特性的第三個(gè)物理參量——電池容量。

師：相信通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)大家對(duì)電源有了一定的了解。任何事物的發(fā)展都是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的，下面我們一同看一下電池的發(fā)展史。

設(shè)計(jì)意圖：與生活實(shí)際相聯(lián)系，普及電池的發(fā)展史，體會(huì)物理由現(xiàn)象到本質(zhì)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過程。

總結(jié)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容，感悟分享。

設(shè)計(jì)意圖：教師放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。

【評(píng)析】

汪老師執(zhí)教的“電動(dòng)勢(shì)”一課是一節(jié)概念教學(xué)課。新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)“要重視概念的建立過程”。汪老師這節(jié)課在學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，注重學(xué)生在認(rèn)知過程中的體驗(yàn)，運(yùn)用科學(xué)物理思想方法，優(yōu)化教學(xué)策略，在概念的引入、形成、深化過程中，建構(gòu)完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，有效落實(shí)教學(xué)目標(biāo)和物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.創(chuàng)設(shè)情境，精彩引課，引出物理概念。

巧妙設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)，提供不同的實(shí)驗(yàn)器材，有對(duì)比、針對(duì)性強(qiáng)。當(dāng)音樂聲此起彼伏時(shí)，學(xué)生的興趣被點(diǎn)燃。但供電電源各不相同，帶來(lái)的效果也不盡相同。引出描述電源特性的物理量——電動(dòng)勢(shì)。生動(dòng)有趣的情境創(chuàng)設(shè)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生的求知欲。課伊始，趣已生。

2.突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，形成物理概念。

電動(dòng)勢(shì)概念很抽象，在概念的建立過程中，教師利用抽水機(jī)模型演示水泵抽水、抽水機(jī)水循環(huán)做功及能量轉(zhuǎn)化情況，與電源外部電場(chǎng)力做功及內(nèi)部非靜電力做功過程進(jìn)行類比，通過觀察類比、抽象概括，學(xué)生總結(jié)出：電源內(nèi)部實(shí)質(zhì)是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化過程。很好地突出了教學(xué)重點(diǎn)。

師生共同探究抽水機(jī)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)改變與水泵相連的管子長(zhǎng)度、水槽不斷抬高時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象。教師設(shè)疑，學(xué)生好奇、專注，課堂氣氛被推向高潮。教師引導(dǎo)學(xué)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(lǐng)也不同。從形象對(duì)比的感性認(rèn)識(shí)到增設(shè)小計(jì)算理性分析，再到比值法定義物理概念，巧妙突破難點(diǎn)。

3.滲透思想，選擇方法，落實(shí)核心素養(yǎng)。

本節(jié)課滲透科學(xué)思想，采取了類比法、比值法、建模（力學(xué)抽水機(jī)模型）等科學(xué)方法，在物理概念的建立過程和學(xué)生的探究過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力、科學(xué)探究精神及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，有效落實(shí)了物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

4.轉(zhuǎn)變方式，滲透理念，體現(xiàn)學(xué)生地位。

在課堂的各個(gè)環(huán)節(jié)，教師均注重學(xué)生在認(rèn)知過程中的體驗(yàn)，如小組合作探究、演示實(shí)驗(yàn)觀察、填充表格思考、課堂小結(jié)等。教師的成功引導(dǎo)彰顯了教師的教學(xué)智慧，體現(xiàn)了“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的新課程理念。讓學(xué)生在參與中感悟，在感悟中收獲，在收獲中提升。

5.聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用，體現(xiàn)教學(xué)理念。

本課通過探究與日常生活相關(guān)的物理學(xué)問題，如生活中各種電池、充電寶的容量等，體現(xiàn)了學(xué)以致用，從生活走向物理，從物理走向社會(huì)的教學(xué)理念。

“電動(dòng)勢(shì)”一課是高中物理概念課教學(xué)的典型，“電動(dòng)勢(shì)”也是高中物理較抽象的物理概念。本課的教學(xué)過程是學(xué)生學(xué)習(xí)、運(yùn)用科學(xué)方法的過程，是學(xué)生提高學(xué)習(xí)能力的過程，更是落實(shí)物理核心素養(yǎng)的過程。