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1、电势差电势教案电势差电势电势差电势 教学目标 学问目标 1理解电势差是描述电场的能的性质的物理量，理解电势差与零点电势面位置的选取无关，娴熟应用其概念及定义式进行相关的计算 2理解电势是描述电场的能的物理量，知道电势与电势差的关系，电势与零势面的选取有关，知道在电场中沿着电场线的方向电势的改变 3知道电势能，知道电场力做功与电势能变更的关系 实力目标 利用学生已经驾驭的学问进行类比、概括讲解并描述新学问，培育学生对新学问的自学实力，逻辑推理实力，以及抽象思维的实力 情感目标 通过对原有学问的加工，对新旧学问的类比、概括，培育学生学问自我更新的实力 教学建议 在本节内容中，涉及到电势的讲解，与前
2、面所学的重力势能有相像的规律和原理，因此讲解时可以实行类比、概括这一物理教学中常用的教学方法教材中首先导出电场力做功的特点，对比重力做功引起势能的改变，得到电势、电势差、电势能的概念，并指出电势能与电场力做功之间的关系 教法建议 在讲解中，学问点上须要明确的是： （1）除了须要说明电势的单位以及标量性，还须要强调电势公式是定义式，电场中某一点的电势与电荷在电场中的电势能无关，与电荷的多寡无关；而电场中某点的电势与产生电场的源电荷有关，与该点在电场中的位置有关 （2）关于电势公式的应用时，留意公式中物理量的正负，理解正负只是表示电势的凹凸而不是方向 （3）关于电势的讲解：一是须要留意的是零电势的
3、选取（理论上以距离电场无限远处为零电势，事实上以大地的电势为零电势）；二是电势沿着电场线的方向渐渐降低 （4）电荷在电场中两点之间的电势能之差是确定的 重点难点分析 1本节重点是电势差的概念以及定义式的应用，电场力做功与电势能变更的关系； 2本节的难点是电势差的定义以及电势能与电场力做功的关系 关于讲解整体思路的建议 电势、电势差、电势能的概念比较抽象，在讲解时可以通过引入重力场的有关概念进行类比，以增加学问的可感知性，这有助于学生的理解但还须要留意的是，在讲解中不仅要驾驭好教学的深度，同时要加强学生从不同的学问角度能的角度、功能关系的角度学习本节学问，从一个更高的全面的基准点对已学学问进行综
4、合，加强学生自身学问的再更新实力，这也是老师急须要留意的问题 电势差、电势-示例 一复习引入 老师讲解（出示图片）： 电场对放入其中的电荷有力的作用，对导体内部电荷同样有力的作用，此力可以做功，所以电场也有能的性质下面我们从能量角度探讨电场性质 首先，我们先复习一下有关功的学问以及重力做功和重力势能的关系（如图） 一功的量度： 二重力做功： 1重力做功只与位置有关、与经过的路径无关； 2重力做功与势能的关系： 3重力势能是相对的，有零势能面。（人为选定） 4重力势能的正负是相对于零势面而言的，不代表方向。数值上等于把物体从该点移到零势能面处时，重力所做的功 同样，我们还探讨过其它力做功，如分子
5、力做功使得分子势能发生改变，弹簧的弹力做功引起弹性势能的改变，那么电场力做功的情形又是怎样的呢？我们又是怎样来探讨呢？ 二新授课 1电势差老师出示上图：在某一点电荷Q形成的电场中，将同一电荷放入电场的不同位置A、B两点，所受到的电场力是不同的，这是因为A、B两点的电场强度是不同的为了探讨问题的便利，我们以匀强电场为例，匀强电场中，电荷从A点移动到B点，电场力的大小为恒力，则电场力做功大小为：(为Eq与S之间的夹角) 在这里：是一个与电荷本身无关的量， 类似如重力做功也是与物体本身无关的物理量，只与重力场本身性质有关 因此我们将这一比值叫做A、B两点间的电势差，用来表示电势差，单位伏特，简称伏，
6、符号是V电势差又叫电压 （1V1J/C）电荷在场强为E的匀强场中，令电荷q由一点A移至另一点B时（如图）电场力所做的功，同样点电荷由A沿着某一曲线移至另一点C（AC在场强E的投影与AB相等）时电场力所做的功，与相等（详细证明可以类比重力做功，采纳无限分割法进行证明），也就是说电场力做功与路径无关，仅与电荷运动的起末位置有关此结论不仅适用于匀强电场而且适用于任何电场（在中学阶段不做详细证明） 这样电场力所做的功可以是正值或负值，所以两点间的电势差也可以是正值或负值 老师总结： （1）A、B两点之间的电势差可以是正值，也可以是负值，数值上等于单位正电荷从A点移动到B点时电场力所做的功； （2）电势
7、差的单位伏特（V），当q电量为1C时在某两点间做功为1J，则这两点之间的电势差为1V； （3）不论电场如何分布，电场力是恒力还是变力，电场力做功的大小都可以用计算得到； 2电势 老师提出问题：物体在重力作用下移动的高度差越大，重力势能的改变也越大高度差即高度的差值，电势差也就是电势的差值，那么如何定义电场中各点的电势？ 分析：，若将B点的电势定义为零电势点，则A点的电势等于单位正电荷由A点移动到B点零电势点（参考点）时所做的功 老师强调：电势通常用来表示电场中某一点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零点电势）时电场力所做的功 电势差与零点电势的选取无关，但电势是相对零点电势而言的，与零
8、点电势的选取有关 提出问题：在电场中沿着场强方向移动电荷，电场力做功，电势将如何改变？ 分析：沿着电场线的方向将单位正电荷由A点移动到B点，电场力做正功，电势差大于零，即， 总结：沿着电场线的方向，电势越来越低 3电势能 物体在重力场中具有重力势能，而电荷在电场中也具有能电势能 重力做功使物体重力势能削减，重力做多少功，重力势能就削减多少，削减的重力势能转化为动能或其它形式的能，那么电场力做功与电势能的改变有什么关系呢？ 类似的： （1）电场力做功使电荷的电势能削减； （2）电场力做多少功，电势能就削减多少； （3）削减的电势能转化为电荷的动能或其它形式的能 老师指导学生阅读课本例题并归纳总结
9、推断做功为正或负的方法 方法（1）可以在计算时将q、U的正负关系干脆代入； 方法（2）在代入数值时以肯定值代入，再推断电场力做功的正负 4总结： （1）电场中两点间电势差，类同重力场中两点的高度差 电势差：（1V1J/C） U与W、q无关 （2）设定零电势点，由电势差定义各个点的电势：电场中某一点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零点电势）时电场力所做的功 留意：电势的大小与参考点的选取无关； 电势差的大小与参考点的选取无关 （3），沿着电场线的方向，电势越来越低 （4）电势能是电荷在电场中具有的能： 电场力做功，电势能削减；做多少功，电势能就削减多少 电势和电势差 1.4电势和电势差
10、教案教学目标：1.理解电势差的概念及期定义式，会依据电荷q在电场中移动时电场力所做的功WAB计算UAB，会依据电势差UAB计算电荷Q在电场中移动时电场力所做的功WAB=qUAB2.理解电势的概念，知道电势与电势差的关系UAB=A-B，知道电势的值与零电势的选择有关。3.知道在电场中沿着电场线的方向电势越来越低。4.知道什么是电势能，知道电场力做功与电势能变更的关系。实力目标：培育学生的分析实力、综合实力。德育目标：使学生能从类似的事物中找出共性。教学重点：电势、电势差的概念教学难点：电势、电势差的概念的引入教学方法：类比法、归纳法、问题解决法教学过程：一、复习引入一个带正电的小球处于匀强电场中
11、，会受到电场对它的力的作用，受力的方向如何呢？受力的大小呢？（FEq）。电荷在电场中受力的作用，我们引入了描述电场力的性质的物理量，场强E。它是与有无电荷q无关的物理量，是由电场本身确定的物理量。假如将带电小球从点移动到时，电场力对电荷做功吗？从本节课起先，我们从功和能的角度来探讨电场。学习与电场能量有关的几个物理量（展示课题）二、新课教学电场力做功的问题我们不熟识，但重力做功的问题。下面我们将从重力做功的问题动身来类比探讨电场力做功。（一）电场力做功与路径无关（出示重力做功与路径无关的图）物体在重力作用下，从沿不同的路径运动到位置，重力做功匀为mgh，与路径无关。与此类似，电荷在匀强电场中受
12、力的作用，把电荷从移到电场中的位置时，也可以沿不同的路径运动。类似重力做功，电场力做功也与运动路径无关。这个结论是从匀强电场得到的，对于非匀强电场也适用。所以我们在后面的课程中，探讨电荷在电场中移动时，电场力做功的问题，可以认为电荷沿直线运动到另一位置。这是电场力做功的一个特点。（二）电势差1.引入（出示重力做功与重力成正比的图）假如我们让不同的物体先后通过空间的、两个固定的位置。如：重力为物体，做功为h重力为h则：成正比，其比值也就是说重力场中确定的两点间的高度差是肯定的。与重物的大小无关与有无重物下落是无关的。但让一重物在、间落下时，则出和，可以用比值量度出hB。类似地（出示电场力做功与成
13、正比的图）我们在电场中、两点间移动不同电量的带电体时：假如q1=+q，设电场力做功为则q=+2q，则到时，位移相等，在移动过程的任一位置处，q=+2q，则q所受电场为q的倍，即移动过程中电场力做的功则：电q成正比，为肯定值。这个比值是由电场的、两点的位置确定的量。与在这两个位置间移动电荷的电量大小无关，与是正电荷、负电荷无关，与在无电荷q无关。只是让这个电荷在这两点间移动后，用功和电量的比值把它的大小量度出来。在物理学中，把这个比值叫做电场中、两点间电势差。2.电势差的概念：板书：一、电势差1.定义：电荷q在电场中由一点移动到另一点时，电场力所做的功与电荷量q的比值q，叫做、两点间的电势差。用
14、表示。2.定义式：AB=同电荷在电场中不同位置间移动时，电场力做的功多，两点间的电势差大。但两点间电电势差由电场本身确定，与Wq无关的。板书五：（）点（）物理意义：电势差是电场本身的性质，与Wq无关。（）单位：1V1J/C电量为的正荷，在电场中两点间移动时，电场力做的功假如为，则两点的电势差为伏特。3.小练习：下面请看例：动画演示过程，标出力和的方向，指出到的过程，电场力做正功，则。假如从到移动时，电场力做负功，其则由例题得到以下启示：(1):，(2)由于q有正负，有正、负功，则其比值有可能为正、负值。一般我们只关切其大小，且电势差的大小记为电压。初中物理中某导体两端的电压，指两点间的电势差。
15、得到板书：(3)(4)依据电势差的定义式，得变形公式qUAB板书：qU（三）电势我们用重力场中的高度差类比得到了电场中两点的电势差。重力场中还有高度一词，表示什么意思呢？劈如说选择（室内）地面作为参考平面，吊灯与地面之间的高度差为hA0=3m，我们也说成吊灯的高度为m。类似地，假如把电场中的某一点作为参考点，另一点与参考点之间的电势差就叫作点的电势。电势的概念板书：二、电势定义：假如在电场中选择某一点为参考点（零电势点），则点与参考点之间的电势差叫做点的电势，记为A，为特别的电势差。AU所以其单位也是伏特。下面做一个练习，求电场中各点的电势已知：q+1C15UBC-3UCD （边展示力分析为何
16、正功、负功）则以点为零电势点，则：类似地：，（做成填空）则A15V5VD3V从计算中得到：电势有正、负值，是表示该点电势比零电势点的电势低，不代表方向，是标量。此时：AB之间的电势差呢？推导：经视察，与A、B点的电势有何关系？（UAB=A-B）原来，AB点的电势差就是A、B点的电势之差，其值为负，表示A点电势比B点电势低是标量。不代表方向。假如以B点为零电势点，则A、C点的电势呢？则A=UAB=10VB=0V看来，取不同的零电势点，各点的电势不同.此时AC点的电势差呢？UAC=A-c=10V-（-5V）=15V与原来以C点为零电势点的电势差相等。所以电势差是肯定的，与零电势点的选择无关，电势是
17、相对的出示板书内容：UAB=A-B说明：电势是相对的，电势差是肯定的再看例题中各点的电势，沿着电场线的方向，电势渐渐降低。练习：例：留意分析10V为什么？正电荷由点，与位移的方向做什么功？则WAB=qUAB410-8J则电势能增加了410-8J，其它形式的能转化为电势能。假如电荷为负电荷，在同一电场由一点A移动到同一点B呢？由于电场没关，两点的位置没有变，则AB间的电热差不变。所以WAB=qUAB210-8J电势能削减了，转化成了其它形式的能。此题还可由W=U来计算，W的正负依据分析得出，正功为正，负功为负。四、小结：1.类比重力场的高度差引入电势差：UAB=与q无关2.类比重力场的高度引入电
18、势 “电势”“电势差”的教学设计“电势”“电势差”的 一、设计思想 物理学问与一般的文化学问存在着亲密的联系，在教学中如能把物理概念整合到更广袤的文化背景中，就能使学生更深刻地理解这一概念。在本节课的教学中，通过对包含“势”字的词语的探讨，使学生理解“势”的一般含义，这样有利于学生深刻理解电势概念。 类比是人类探讨、理解未知事物的一种有效而常用的方法。学生对重力场中“地势”的概念。水流从“地势”高处流到“地势”低处的现象及重力做功跟始末位置的“地势差”有关的规律有直观的印象。所以从“地势”概念动身，通过类比建立电势概念，是一种易于理解而直观的方法。 教材中把电势差和电势能编排在同一节，这两个概
19、念都很抽象难懂，它们既有联系又有区分，并且很简单混淆。依据奥苏贝尔的学习理论，有意义学习，就是在新概念与认知结构中的有关概念（固定点）之间建立起本质的、非人为的联系，原有认知结构中有可利用的、稳定而清楚的固定概念，是进行有意义学习的前提条件。据此，对于电势与电势能，应当先坚固地驾驭其中的一个，使之成为另一个的固定概念。电势能比电势差更困难，它的改变不但与电场有关，还与电荷和电荷在电场中的移动方向有关；而电势差则只与电场本身有关，在学问体系中，它比电势能处于更基本的地位。基于上述缘由，本节课只学习电势差、电势的概念，电势能的概念在学习了等势面、电势差与电场强度的关系后再学习。 二、教学目标 1通
20、过与重力场类比，理解电场中电势和电势差的概念；理解电场中的电势分布规律：沿电场线方向电势降低。 2理解电势差的定义式UABWAB/q，会依据电荷q在电场中移动时电场力所做的功WAB，计算电势差UAB。 3理解电势与电势差的关系：UABUAUB，知道电势的本质是电势差，某点的电势等于该点与参考点之间的电势差。 4培育学生的类比分析实力以及从广袤的文化背景学问理解物理概念的思维习惯。 三、教学过程 1“势”的含义的探讨 “势”是一个很抽象但很常用的概念。请大家回忆出一些包含“势”字的词语，并从中归纳出“势”这一概念的含义。 词语：“形势”“姿态”“情势”，“蓄势待发”“权势”“摧枯拉朽”“仗势欺人
21、”，“优势”“劣势”等等。 分析：前面这组词语说明白“势”是与位置、姿态有关的东西；中间这组词语说明白“势”是一种潜在的力气、趋向、实力；后面这组词语说明白“势”是一种相对性的东西。 总结（板书）： 势是一个位置（或姿态）相对与另一个位置（或姿态）所具有的潜在的力气、趋向、实力或本事。 2重力场中的地势 在重力场中，物体会自动地从高处落到低处，水会自动地从高处流到低处。如图1，物体在A点，假如没有阻碍作用，它就会自动地运动到B点。A、B这两位置之间潜在着一种做功的实力，使物体在A点，具有向B点运动的趋势。物体从A点运动到B点的过程中，重力就会对物体做功使物体获得动能。A点对干B点存在着一种优势
22、。相反，B点相对于A点处于劣势。要使物体从B点运动到A点，就须要输入能量，使物体克服重力做功。 由此可见重力场中存在着一种势，我们不妨把它叫做地势。水会自动地从“地势”高处流到“地势”低处，这是大家熟知的说法。 物体从高地势处运动到低地势处，重力会做正功，重力做功为WABm（ghAghB）我们可以把（ghAghB）叫地势差。gh中，h代表位置，g代表重力场的作用。假如没有重力场g的作用，空间各点也就不存在这点“地势”高那点“地势”低的区分了。有了地势的概念，重力做功就可以表示为：重力做的功物体的质量重力场中两点的地势差。 3电势概念 与物体在重力场中移动重力做功类似，电荷在电场中移动电场力也要
23、做功。例如，把一个正电荷q在图2（a）所示的电场中从A点静止释放，它会在电场力作用下自动地向B处移动，在此过程中电场力做功使电荷获得动能。可见电场中A点相对于B点存在一种优势，A、B这两位置之间潜在着一种对电荷做功的实力。这就是说，电场中存在着一种与位置有关的势，我们把它叫做电势。 更详细地，把用电场线描述的电场与水在重力场中的流淌相类比。沿水流方向地势从高到低，则在电场中沿电场线方向电势从高到低，如图2（a）和（b）。 4电势差的定义 再来探讨一下电场力做功的状况。电荷在确定的A、B两点之间移动，电荷量大，受的电场力也大，电场力做功就越大，电场力做功与电荷量成正比。在电荷量肯定的状况下，电场
24、力做功与始末位置有关，例如在图2（a）状况中，电荷从A点移到C点，电场力做的功比电荷从A点移到B点电场力做的功大。从电势角度讲A、C间的电势差值大于A、B间的电势差值。所以电场力做功还与始末位置的电势差有关。与重力做功相像，电场力做功可以表示为：电场力做的功电荷的电荷量电场中两点间的电势差。即WAB=qUAB。 从上式可得到电场中两点间电势差的定义：电场中A、B两点之间的电势差UAB，等于电荷q从A点移到B点电场力做的功WAB与电荷量q的比值。即UABWAB/q 通常所说的电压，其本质含义就是这里的电势差。 5电势的定义 顾名思义，电势差应当是电势之差。电势是这样定义的：确定参考点O，并规定O
25、点的电势为零，电场中任一点A的电势UA等于A点到O点之间的电势差UAO，即UAUAO 通过一些例题求解，使学生获得沿电场线电势降低的直观印象，明确电势与电势差的关系，得出关系式UABUA-UB 四、小结 历届学生普遍反映电势和电势能难学难懂。本-，由于把电势联结在文化背景中势的一般含义和地势的直观概念这两个稳固的生长点上，克服了电势的抽象性；同时把电势和电势能分开教学，减小了它们的相互干扰，极大地降低了学习难度。实际教学表明，反映本章难学的学生人数大大削减了。 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页