物理选修35 电势差教案设计

这是一份物理选修35 电势差教案设计，共7页。教案主要包含了素质教育目标，重点，学生活动设计，主要教学过程等内容，欢迎下载使用。
㈠．知识教学点
1．通过类比法教学，使学生理解电势差的概念
2．会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功。
3．知道电场力对电荷做了多少功，电势能就减少多少。
㈡．能力训练点
1．培养学生概括、归纳、类比的能力。
2．培养学生抽象思维能力。
㈢．德育渗透点
通过类比教学，对抽象问题具体化，启发学生积极思维。
二、重点、难点、疑点及解决办法
1．重点
电势差概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算。
2．难点
电势差的定义（比值）及“在电场中电场力对电荷做功引起电荷的电势能的减少”的认识。
3．疑点
电势差的定义U=W/q
电势能的改变量=电场力做多少功
4．解决办法
首先在学生已有基础上引导学生为什么要提出电势差概念，再采用电场与重力场的类比，用类比法研究电场，给出电势差定义，最后讲电势差的应用——电功的计算、电场中的功能关系。让学生明白为什么要学，怎样学，学了有什么用，以此来突破教学的难点。本课教学教师的主导作用尤为重要。
三、学生活动设计
电势差、电势能概念抽象，本课采用类比方法。学生活动主要安排讨论、思考，要求学生能用准确的语言来表述定义的形式和归纳的过程。
四、主要教学过程
㈠．引入新课
前面我们曾经学习过用来描述电场力学性质的一个物理量——场强（E）。下面一起来回忆一下有关内容：
⑴．电场的基本性质；
⑵．场强是怎么定义的，方向如何？电场除了具有力的性质外，还具有能的性质，用什么物理量来描述这一性质——电势（U）。
㈡．教学过程设计
通过前一节的学习，我们知道带电体周围有电场（如图1，点电荷+Q形成的电场），且一般来说不同点的电场强弱不同（Ea＞Eb）（匀强电场除外），所以同一电荷放入电场中不同点受到的电场力不同（Fa＞Fb），如果电荷q在电场力作用下运动，电场力对电荷会做功。这一节课我们将学习与电场力对电荷做功有密切关系的物理量。

力对物体做功，功的计算式如何？应用时应注意什么？（学生答，W=Fscsθ，F应是恒力）
电荷在大多数电场中运动时受到的电场力是变力，变力做功一般不能直接用上面公式。那么，我们怎样去求电场力对电荷做的功呢？为此，我们研究电场时就又引入了一个重要的物理量——电势差（板书课题）（置疑，为什么要提出电势差？引起学生学习兴趣）。
1．电势差[和高度差做比较]
本课要学习的电势差是电学中一个很重要的物理量，这里讲的电势差就是初中学过的电压（使学生不感到陌生）。但初中电学中没给它下过确切定义。
电流做功与哪些因素有关？
W=UIt或W=（U2/R）t=I2Rt
电流通过导体做功是与电压（电势差）有关。而电流做功，实则是电场力作用下移动电荷做功。由此可见，电势差与电场力做功有关（将两者联系下来为学习电势差做准备），那么，电势差与电场力做功有什么关系？
我们先回顾一下，物体在重力作用下，从位置高处向位置低处移动，移动物体过程中重力要做功。而移动电荷电场力也要做功，两者非常类似。我们可以用上节课用过的科学研究方法——类比法来加以研究。
移动物体重力做功的多少，跟这两处的高度差有关系，质量为m的物体在高度差为h的两位置间（a、b），在由高到低的移动过程中，重力对物体所做的功W正比于高度差h。（如图3）
即W=mgh W∝h W/m=恒量（gh）
恒量与W、m无关。
与此相似，电量为q的电荷在电场中两点间移动过程中，电场力对电荷所做的功W正比于两点间“××”差U，W/q也是恒量。因q成倍增加，在电场中受的力也成倍增加，W也成倍增加，与W、q无关。
即W∝U W/q=恒量（标在图2旁）
反之在重力场中对高度差一定的两位置来说，W/m为恒量（gh）而在电场中，对于电势差一定的两点间来说，W/q也是恒量，电场中的W/q就把它叫做电势差，那么如何定义电势差呢？
（让学生讨论、思考、类比归纳）（培养学生归纳能力）
（教师归纳）
⑴．电势差定义：电荷q在电场中由A点移到B点时，电场力所做的功WAB与跟它的电量q的比值，叫做这两点间电势差。
⑵．定义式：
电场力做的功WAB跟移动电荷的路径无关。所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只与AB位置有关。电势差与检验电荷无关。
说明
①．两点间电势差等于单位电荷从其中一点移动到另一点电场力所做的功。
②．高度差是由重力场中高、低两位置决定的，与物体质量无关。与其类似，电势差也是由电场中两点位置决定的一个物理量，与电荷电量大小无关。
③．电势差单位——伏特，简称伏，符号V，1库电荷从电场中的一点移动到另一点，如果电场力做了1焦的功，那么这两点间的电势差就是1伏。
④．在两点间电势差为U（电势差容易由仪器测出）的电场中，移动电荷q电场力做功为W=qU，可很方便地算出（电势差的应用）。这个公式不管电场如何分布，电场力是变力还是恒力都可用来计算电功。
2．
3．WAB和q的正负号代入，UAB有正负
2．电势[和高度比较]
⑴．电势由参考点的选择有关：大地和无穷远默认为电势为零
和重力场相比，讨论物体有一定的高度，一定是相对某一个参考的位置，通常取地平面作为参考平面，讨论两物体的高度差则不需要选参考平面．讨论电场中两点A、B的电势差也不需要选择参考点，如A、B的电势差是5V．如果选择了B点为参考点(电势为零)那么A点的电势就是5V，这和重力场中定义的高度差的方法是一样的．
⑵．电势的大小及正负
某一点的电势的数值，等于单位正点荷由该点移到参考点(电势为零)时电场力所做的功．下面根据定义讨论如图13—5—2所示点电荷电场中各不同点的电势的相对的大小．如果以无穷远电势．单位正电荷从C、B、A移到无穷远，做的功为、、，显然．
电势AB，AC的电势差分别为

如果以B点为电势为零，单位正电荷从A移到B点电场力做正功；单位正电荷从C移到B点电场力做负功；
这样应有：
AB，AC的电势差仍然分别为
如果以B点为电势为零，单位正电荷从A移到B点电场力做正功；单位正电荷从C移到B点电场力做负功；
这样应有：
可以看出，零电势位置的选择，并不改变A、B、C三点电势的相对大小．用这样的方法可以讨论电场强度E的匀强电场电势分布情况．如图13—5—3所示是一个匀强电场电场线上的三个点A、B、C，如果以C点的电势为零，正电荷从B、A移到C电场力作的功为、，，如果选B点的电势．
正电荷从A到B做正功，正电荷从C到B电场力作负功
这样
综合上面的讨论可以得到以下的结论
①．电场中各点的电势的相对高低与零电势的位置的选择无关，也就是两点的电势差的数值是惟一的．某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择．
②．沿着电场线的方向是电势下降最快的方向，所以沿着电场线电势越来越低．
3．电势能[和重力势能比较]
物体在重力场中由于受到重力的作用具有重力势能，同样电荷在电场中由于受到电场力的作用而具有电势能．
电场与重力场有许多相似之处，物体在重力场中具有能——重力势能，与它相似电荷在电场中也具有能——电势能，简称为电能。
重力做功引起物体重力势能的减少。
重力做多少功，重力势能减少多少，ΔEp=WG
减少的重力势能哪里去啦？
减少的重力势能转化为动能或其它形式的能。
要求学生用类比法得出电场力做功引起物体电势能的减少，电场力做多少功，电荷的电势能就减少多少。
定量关系Δε=W电=qU
减少的电势能哪里去啦？
引导学生思考、分析、举例、归纳
减少的电势能转化成电荷的动能或其它形式的能。如，电灯发光，电场力对电荷做功，电势能（电能）转化为动能、光能、内能。（与本课开头的内容连贯起来、前后呼应）
⑴．电势能的变化与电场力做功的关系
重力做正功，物体的重力势能减少，电场力做正功电势能减少，例：如图13—5—4为场强为E的匀强电场，把正电荷q放在A、B、C三点电势能分别为、、，由于正电荷的受力的方向与电场线的方向一致，正电荷从A运动到B再运动到C，电场力一直做正功，电势能一直在减少
从以上讨论得到下列的结论：
①．电场力做正功，电荷的电势能减小
②．电场力做负功，电荷的电势能增加。
⑵．电荷在电场中某一点具有的电势能与电势零点有关。
㈢．总结、扩展
1．电场中两点间电势差，类同于重力场中的两点间的高度差。
电势差U=W/q U与W、q无关，与W、q的比值有关。
2．电势能指电荷在电场中具有的能，类同于重力场中的重力势能。
电场力做功，电势能减少，做多少功，电势能减少多少；类同于重力做功，重力势能减少，做多少力功，重力势能减少多少。
3．课堂练习
㈣．布置作业
阅读课文
㈤．板书设计