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课题

电势差

教学内容分析

本节内容涉及上一节学习的电势能和电势的相关知识，是在上一节基础上的进一步深入分析。与上一节相似，在本届的教学中可以应用类比法，将电势差与高度差的相似规律加以类比，以此引出本节的知识内容。

同时，在讲解等势面的概念时，也要用到类比法。此处是将等势面与地理学科中的等高线加以类比。由于学生都在地理课上接触过这一概念，故在由此开展的分析中，学生能比较顺畅地领会等势面的含义。

学情分析

电势差是电场部分重要的概念之一。虽然学生已经有了电势的概念，但对其理解的程度仍不够深，所以在学习电势差及等势面时，仍会存在知识点不贯通，无法及时正确地加以分析等问题。教师在此处运用类比的方法能够帮助学生更好地理解知识点，但也要让学生在充分对比电势差与高度差、等势面与等高线等概念的基础上再开展后续的教学才能收获比较理想的效果。同时，在本节的学习中，教师还要借由电势差引导学生对初中学过的电压进行更为本质的理解，为后续电路部分的学习打下基础。

教学目标

1、知道电势差概念，知道电势差的正负表示两点间电势的高低关系。

2、推导静电力做功跟电势差的关系式，会用公式计算静电力所做的功。

3、理解等势面的概念。会画常见电场的等势面。通过论证等势面一定垂直于电场线，体会反证法在推理过程中的应用。

教学

重难点

教学重点：

静电力做功公式的具体应用。

教学难点：

静电力做功公式中正负号的应用与正负号物理意义的理解。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

新课导入

【提问】如图所示，分别选取地面和B所在的平面为参考平面，A、B两点的高度差是否改变？

【提问】选取不同的参考平面，从A到B重力做的功是否改变？

【提问】影响重力做功大小的是A、B两点的高度值，还是A、B两点之间高度的差值呢？

【提问】类似的，如图，某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？

思考并回答：

不变。

思考并回答：

不变。

思考并回答：

高度的差值。

对比并回答：

A、B两点之间电势的差值。

类比重力做功的大小与两点间的高度差有关，引导学生思考电荷在电场中移动时，电场力做功的大小与两点间的电势之差有关。为引入电势差的概念做好铺垫。

环节一

电势差

【讲述】电场中两点电势之间的差值叫做电势差。

类比于引力场中重力对物体做功的情况，在电场中，电势差相当于重力做功中的两点间的高度差，也就是两点相对于某一零电势面的电势值的差。

符号：U_AB

【提问】怎样计算电势差？

【提问】电势差的单位是什么？

【讲述】电势差也叫电压。

【提问】电势差是矢量还是标量？

→虽然电势差是标量，但它有正负之分。

由可知，

若，则

若，则

【讲述】对电势差的几点理解：

1. 描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。如U_AB或U_BA。

2. 电势差与零电势点的选取无关。

3. 电场中两点间的电势差，由电场本身的性质及初、末位置决定。

4. 电势差的正负不表示方向，表示电场中两点电势的相对高低。

5. 推论：U_AC＝U_AB＋U_BC

【提问】电荷q从A点移动到B点，求电场力做的功？

→静电力做功与电势差的关系：

→电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值。

→此式适用于恒力和变力做功。

【提问】如果认为A、B两点间电势差由W_AB和q的数值决定，你认为这种想法正确吗？

【提问】电势差与电势有何联系、区别？

【讲述】应用或时，

ü 加下标时：W_AB、q、U_AB都有正负，计算时都要带正负号。

ü 不加下标：将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或电场做功的正负。

【提问】静电力做功的常用求法有哪些？

1. 功的定义法：W＝FLcosθ或W＝qELcosθ适用匀强电场

2. 电势差法：W_AB＝qU_AB

3. 电势能变化法：W_AB＝E_PA－E_PB

4. 动能定理：W_电+W_其他力= ΔE_K

注意：方法（2）、（3）、（4）适用于任何电场

【例题】在匀强电场中把2.0×10^-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.6 ×10^-7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10^-7J。

（1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点最低？

（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多少？

（3）把-1.5 × 10^-9C的电荷从A点移到C点，电场力做多少功？

（4）根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。

【解析】（1）电荷从A移动到B，静电力做正功，所以A点电势比B点高。电荷从B移动到C，静电力做负功，所以C点电势比B点高。

但C、B间电势差的绝对值比A、B间电势差的绝对值大，所以C点电势最高，A点次之，B点电势最低。

（2）A、B间电势差：

B、C间电势差：

A、C间电势差：

（3）负电荷从A移动到C时，静电力做功

（4）A、B、C三点在电场的示意图可能是：

j_C＞j_A＞j _B，U_AC＞U_AB

【提问】根据以上例题第（4）问的结果，定性画出了电场分布的示意图，标出了A、B、C三点可能的位置。“可能”说明还有其他位置符合要求，这些位置在哪里呢？

引导：设A不动，能不能再找出一个位置B′，让点电荷从A移动到B′静电力做的功与点电荷从A移动到B静电力做的功相等？

方案一：不正确。

W_AB′=W_AB+ W_BB′，W_BB′ ≠0

∴W_AB′ ≠W_AB

方案二：正确。

W_AB′=W_AB+ W_BB′，W_BB′ =0

∴W_AB′ =W_AB

理解概念。

根据定义回答：

→

→

思考并回答：

与电势的单位相同，伏特。

对初中所学电压概念作进一步的理解、认识。

思考并回答：

标量。

理解电势差的正负号的含义。

在上一节分析及之前分析的基础上理解电势差的概念。

推导并回答：

W_AB＝－DE_p

＝E_pA－E_pB

＝qj_A－qj_B

＝q(j_A－j_B)

＝qU_AB

对进行分析、理解。

思考并回答：

电势差的大小与试探电荷无关，电势差由场源电荷和两点的位置决定。

思考并完成表格。

对及的应用规范加以认识。

回顾以往所学内容，并作答。

阅读、分析并尝试解答。

结合电场力做功的特点进行思考。

思考并回答：

能找到。

观察方案，做出判断。

观察方案，做出判断。

在前面分析的基础上引入电势差的概念，并根据定义得到计算式。

根据定义和上一节所学电势的概念，得到电势差的单位。

联系初中所学内容，对电压的概念做进一步的解释。

分析电势差的标矢性，特别是分析电势差正负号的含义。

在前面一系列分析的基础上，明确对电势差的几点理解，帮助学生对电势差形成较为系统的认知。

推导静电力做功与电势差的关系式，并进行分析理解，使学生对新旧知识点进行统合理解。

引导学生对做进一步的分析和理解。

引导学生对电势和电势差进行对比分析，加深学生对这两个物理量的认识。

规范的应用要求，使学生在后续的具体应用中能不在正负号上出现问题。

适时总结，便于学生在实际应用中按照具体情况选择合适的公式。

通过例题，帮助学生在具体情境中应用所学内容。

拓展提问，引出后续内容。

引导学生在上一节学习的基础上，评价不同的方案，为引入等势面做铺垫。

环节二

等势面

【提问】如果把电势相同的各点连接起来会是什么样呢？

→在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。

【展示】匀强电场的等差等势线。

【提问】根据正点电荷电场线的分布，其等势面是怎样的？

【展示】等高线。

【展示】负点电荷电场的等势面。

【展示】等量同种电荷电场的等势面。

【展示】等量异种电荷电场的等势面。

【展示】不规则形状带电体电场的等势面。

【提问】等势面有何特点？

1. 在等势面上移动电荷时，静电力不做功。

2. 电场线跟等势面垂直，且由高电势指向低电势。

3. 两等势面一定不相交。

4. 两个相邻等势面间的电势差是相等的，这样的等势面叫做等差等势面。

5. 等差等势面密的地方场强大，等差等势面稀疏的地方场强小。

【随堂练习】

思考并回答：

电势相同的各点形成一个平面，在此面上移动电荷时，

W=0，W=qU

∴U=0V

观察图片，总结匀强电场的等差等势线的特点。

分析并绘制正点电荷电场的等势面分布。

回顾地理学科的等势面概念，并与等势线概念作对比。

观察图片，总结负点电荷电场的等势面的特点。

观察图片，总结等量同种电荷电场的等势面的特点。

观察图片，总结等量异种电荷电场的等势面的特点。

观察图片中不规则形状带电体电场的等势面。

在前面一系列分析的基础上加以总结。

练习巩固本节知识点。

进一步提问，为引入等势面做铺垫。

分析各种电场的电场线分布，总结等势面的分布规律。

结合以往所学知识点加以分析，帮助学生通过实操体验等势面的分布规律。

与地理学科的等高线概念作对比，帮助学生更直观地理解等势面概念。

继续观察分析另外几种常见电场的等势面分布情况，逐步总结等势面的分布特点。

在对几种常见电场的等势面分布特点进行分析的基础上总结等势面的特点，帮助学生加深对等势面的理解和认识。

课堂总结

一、电势差：

1、类比高度差，引入电势差概念

2、电势差的概念：定义、公式，单位，标矢性

3、对电势差的5点理解

4、静电力做功与电势差的关系：

5、对电势差正负号的认识

二、等势面：

1、等势面的概念

2、常见电场的等势面分布特点

3、等势面的特点

板书设计

§10.2电势差

1、电势差：两点电势之间的差值。

①，

②单位：伏特

③标量，正负表示两点电势的相对高低

④相对性

⑤U_AC＝U_AB＋U_BC

⑥

⑦静电力做功：

ü W＝FLcosθ或W＝qELcosθ（匀强场）

ü W_AB＝qU_AB

ü W_AB＝E_PA－E_PB

ü W_电+W_其他力= ΔE_K

2、等势面：

①匀强电场：

②正、负点电荷电场的等势面：

③等量同种、异种电荷电场的等势面：

④特点：

ü 沿等势面移动电荷，静电力不做功

ü 电场线跟等势面垂直，且由高电势指向低电势

ü 两等势面不相交

ü 等差等势面

ü 等差等势面密的地方场强大，稀疏的地方场强小。

作业设计

1、梳理本节知识点。

2、教材P34“练习与应用”。

教学反思与评价