师：同学们，今天我们来学习高二粤教版物理必修三第四章第二节闭合电路中的欧姆定律第一课时。首先，来看本节课的学习目标：一、了解电源在电路中的作用，理解电动势和内阻的概念，形成物理观念。二、通过观察实验，学习测量闭合电路内外电压的方法，培养获取证据、解释论证能力，发展科学探究素养。三、会用电动势、外电压、内电压和部分电路欧姆定律推导出闭合电路的欧姆定律，培养模型建构、科学推理、科学论证能力，发展科学思维。
我们用导线将开关、电源和用电器连接起来，就组成了闭合电路。闭合开关后，电荷定向移动形成电流。电源以外的电路称为外电路，电源以内的电路称为内电路。外电路上的电阻称为外电阻，内电路上的电阻称为内电阻。我们知道，在外电路中，电流从电势高的正极流向电势低的负极。那么，用什么物理量来描述电源的特性呢？我们先来观察实验。
如图，以铜片和锌片为电极，分别用果汁、牛奶和食用油为电解液制成原电池，用电压表测量原电池两极板间输出电压。请同学们观看视频，认真观察电压表读数，并填写教材81面数据记录表。将铜片、锌片通过导线与电压表连接，这里是果汁、牛奶和食用油。我们把两个电极分别插入三种不同的电解质中，观察电压表的读数。首先插入果汁，读数约为0.9伏；把电极擦拭干净后，插入牛奶，读数约为0.7伏；再次把电极擦拭干净，插入食用油，发现电压表没有读数。
通过实验发现，不同电解液的原电池两极输出电压不同，果汁电池约为0.9伏，牛奶电池约为0.7伏，食用油电池为零。在生活中也有这样的经验，不同的电源输出电压一般不同，干电池两极间电压约为1.5伏，蓄电池两极板间电压约为2伏，手机锂电池两极间电压约为3.7伏。
我们可以猜测，电源不接用电器时，输出电压应该是描述电源特性的一个重要指标。为了反映电源的这种特性，物理学上定义一个新的物理量——电动势，来描述电源不接用电器时正负极间输出电压。电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间输出电压，用符号E表示。
电动势用来描述电源的什么特征？电动势的本质是什么？电动势跟我们认识的电压有什么联系与区别吗？接下来我们一起来探究电动势的本质。
请同学们看电路图，用导线将电源和灯泡连接成闭合电路。闭合电路中电流实质是电子的定向移动形成的，为了研究方便，我们假设是正电荷的定向移动形成电流。在外电路，电流从正极流向负极，也就是说正电荷从正极定向移动到负极，是什么力使正电荷从正极定向移动到负极的呢？我们知道电源正极电势高，负极电势低，在外电路中沿着导线形成由正极指向负极的静电场，如图中的橙色箭头所示。正电荷在电场力也就是在静电力的作用下，从电源正极定向移动到电源负极，如图中的白色箭头所示。随着正电荷的定向移动，正极的正电荷越来越少，负极的正电荷越来越多。这样下去，电源将不能提供持续不断的电流，但实际生活中，电源是能够提供持续不断的电流的。
为了形成持续不断的电流，电源内部的电荷应该如何运动呢？电源内部正电荷要从负极回到正极，才能使正极的正电荷不至于不断减少，负极的正电荷不至于不断堆积，才能使回路电流持续不间断。但是在电源内部，电场方向是从正极指向负极的，正电荷受的电场力指向负极，怎样才能使正电荷从负极回到正极呢？请同学们思考一下。
要使正电荷从电源负极移动到正极，电源内部必须提供一个与电场力也就是静电力方向相反的作用力，把正电荷从负极搬运回到正极。这个力对不同的电源一般不同，且与静电力方向相反，一定不是静电力。物理学上把这个力统称为非静电力。非静电力到底是什么力？能否举例说明？不同的电源非静电力一般不同，例如我们常见的干电池、蓄电池等化学电池，它的非静电力是与离子溶解和沉积相联系的化学作用；发电机的非静电力是磁场对运动电荷的电磁作用。
电源内部正电荷从负极搬运到正极过程中，非静电力做了正功，电场力做了负功。电源内部的能量是怎样变化的呢？正电荷从电源负极移动到电源正极，非静电力做正功，对应其他形式能减少；电场力做了负功，对应电势能增加。所以正电荷从电源负极搬运到正极的过程，就是电源把其他形式能转化成电能的过程。
我们将电源的工作过程与抽水机进行对比，大家会对电源有更深刻的理解。自然状态下，水从高处流到低处，要使水持续不间断，必须想办法将水从低处搬回到高处，这就需要借助抽水机这个工具，抽水机能使上下水之间形成稳定的高度差。同样道理，正电荷自然状态下，从电势高的正极通过导线运动到电势低的负极形成电流。为了使电流持续不间断，必须把积累在负极的正电荷搬运回到正极，这就需要借助电源这个装置，电源能使正负极形成稳定的电势差。从能量转化的角度，抽水机克服重力做功，将自身的动能转化为水的重力势能；电源克服电场力做功，将其他形式的能转化为电势能。这里所说的电势能就是我们通常理解的电源电能。对于化学电池，通过化学作用将化学能转化为电能；对于发电机，通过电磁作用将机械能转化为电能。
如何描述电源将其他形式的能转化为电能的本领强弱呢？我们继续用刚才的实验数据进行分析。果汁电池两极间电压0.9伏，移动1库仑正电荷，非静电力至少做多少功？将会有多少其他形式能转化为电能？牛奶电池两极间电压是0.7伏，移动1库仑正电荷，非静电力至少做多少功？将会有多少其他形式能转化为电能？牛奶电池两极间电压是0.7伏，如果移动2库仑的正电荷，非静电力至少做多少功？将会有多少其他形式能转化为电能？
非静电力的功至少等于克服电场力的功，正电荷才能从电源负极运动到正极。果汁电池克服电场力的功W = qU = 0.9焦，也就是说非静电力至少做功W非 = 0.9焦，才能把正电荷从负极搬运回到正极。牛奶电池移动1库仑和移动2库仑电荷，非静电力做功不相等，至少做功0.7焦耳和1.4焦耳。
怎样比较以上三种情况非静电力做功的本领呢？我们可以联想电场强度的定义方法——比值定义法，无论何种电源，都移动单位正电荷比较非静电力做的功。电源两极电压越大，非静电力做功越多，电源将其他形式能转化成电能的本领越大。
为了描述电源将其他形式的能转化为电能的本领，物理学用非静电力做的功W与电荷量q的比值来表示，即电动势E = W / q。所以电动势是描述电源将其他形式的能转化为电能本领的物理量，等于移动单位正电荷非静电力做的功。电动势用符号E表示。
电动势与我们学习过的电势差有什么联系与区别吗？我们一起来分析一下。根据电动势的定义E = W / q和电势差的定义UAB = WAB / q，发现它们都是功与电荷量的比值，所以电动势的单位应该与电势差的单位相同，也就是说电动势的单位为伏特，符号V。
其次，电动势等于不接用电器时电源两极间电压，这也是它们的联系。但是电动势中的W指的是非静电力做的功，而电势差中的W表示的是静电力做的功，两者是不同的。从能量转化的角度也不同，电动势表示将其他形式能转化为电能，而电势差表示将电能转化为其他形式的能。到此为止，我们认识到电动势是用来表示非静电力做功将其他形式能转化为电能的本领的物理量。