5 电势差 教学设计(一)

整体设计

教学分析

本节内容以电势的概念为起点，再次运用类比的方法，把电势差与高度差进行类比引入电势差的概念。同时，得出电势差与电势零点的选择无关。在物理学中，特别是在技术应用方面常用到的是电势差的概念，电势差往往比电势更有意义。引入电势差的概念，使求静电力做功的计算十分方便，不必考虑静电力的大小和电荷移动的路径，特别是对于静电力是变力时，就只能用WAB＝qUAB来计算。

教学目标

1．运用类比的方法，使学生理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。 2．掌握两点间电势差的表达公式，知道两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系。

3．通过理论探究得到在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算，以培养学生归纳推理能力和抽象思维能力。

教学重点难点

本节内容的重点是静电力做功公式WAB＝qUAB的推导和该公式的具体应用。本节内容的难点是静电力做功公式中正负号的应用与正负号的物理意义。

教学方法与手段

运用类比法将地理位置中两点间的高度差与电场中两点间的电势差进行比较，引入电势差的概念，找到两点间电势差的表达公式，确定两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系。通过理论探究推导出在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，并学会应用静电力做功的公式进行相关的计算。

课前准备 教学媒体

多媒体课件、实物投影仪。 知识准备

复习高度和高度差的概念，高度差和零势点的选取无关，电场力做功和电势能的关系式，电势和电势能关系式。

教学过程

导入新课 [事件1]

教学任务：创设情景，导入新课

师生活动： 【情景导入】2010年元月竣工的“迪拜塔”是世界第一高楼。在测量高度时，(展示PPT)用不同位置作为测量高度的起点，同一地方的高度的数值就不相同，但两个地方的高度差却保持不变。

【引入新课】同样的道理，选择不同的位置作为电势零点，电场中某点电势的数值也会改变，但电场中某两点间的电势的差值却保持不变。物理学中，有时电势的差值比电势更重要。

推进新课 [事件2]

教学任务：电势差的概念、电势差与电势的关系 师生活动：

【定义】电场中两点间电势的差值，叫做电势差，也叫电压。用UAB表示A、B两点间的电势差。

【理论探究】推导电势差与电势的关系式

【分析与论证】设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则有 UAB＝φA－φB

或者表示成UBA＝φB－φA 显然UAB＝－UBA

【问题情境】如果B板接地(取大地的电势为0，则与大地相连的导体的电势也为0)，A板电势为8 V，M点的电势为6 V，N点电势为2 V。

【提出问题】①M、N两点间的电势差UMN是多少伏？N、M两点间的电势差UNM是多少伏？

②如果改为A板接地，B板的电势是多大？M、N两点的电势各为多大？M、N两点的电势差是多少伏？

【交流合作分析解答】

①B板接地时，UMN＝φM－φN＝(6－2) V＝4 V，UNM＝φN–φM＝(2－6) V＝－4 V。 ②如果改为A板接地，则A板的电势等于0，已知A板的电势比B板高8 V，所以B板的电势等于－8 V；M点的电势比A板低2 V，所以M点的电势为－2 V；N点的电势比A板低6 V，所以N点的电势为－6 V；M、N两点之间的电势差UMN＝φM－φN＝[－2－(－6)] V＝4 V。

【深化理解】对分析过程中的学生观点给予激励性评价，针对学生出现的错误和疑难，归纳展示，共同讨论解决，提炼形成以下问题：

(1)电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？电势的正负代表什么？

学情预设：可能出现电势差的正负与电势的正负含义混淆错误观点。

(2)电势的数值与零电势点的选取有关，电势差的数值与零电势点的选取有关吗？ 【结论】

(1)电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值；电势的正负表示该点比参考

点的电势高或低；电势差的正负表示两点电势的高低。

(2)电场中某一点电势的大小与选取的参考点有关；电势差的大小与选取的参考点无关。 [事件3]

教学任务：理论探究静电力做功与电势差的关系 师生活动：

【问题情境】电荷q从电场中A点移到B时，静电力做功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差，那么静电力做功与电势差存在着怎样的关系呢？

【理论探究】

电荷q从电场中A点移到B点，由静电力做功与电势能变化的关系可得： WAB＝EpA－EpB

由电势能与电势的关系φ＝所以：WAB＝q(φA－φB) 即WAB＝qUAB WAB或UAB＝

q

结论：电场中两点间的电势差等于在两点间移动电荷时电场力做的功与电荷量之间的比值。

[事件4]

教学任务：关于公式UAB＝WAB的理解 q

Ep

可得：EpA＝qφA；EpB＝qφB q

【提出问题】：UAB由什么决定？由WAB、q决定吗？WAB由q、UAB决定吗？ 【交流合作分析】

UAB仅由电荷移动的两位置A、B决定，与所经路径、WAB、q均无关，但可由UAB＝

WABq

计算UAB，而WAB却由q、UAB决定。这些也可由比值定义法定义概念的共性规律中得到。

【归纳总结】电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。

【结论】电势差的物理意义：电势差反映了电场本身的性质。 电势差的单位：伏特 符号V 1 V＝1 J/C 电势差是标量。 【课堂训练】

对于电场中A、B两点，下列说法正确的是( ) A．电势差的定义式UAB＝WAB/q，说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比

B．A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点电场力所做的功

C．将1 C电荷从A点移到B点，电场力做1 J的功，这两点间的电势差为1 V

D．电荷由A点移到B点的过程中，除受电场力外，还受其他力的作用，电荷电势能的变化就不再等于电场力所做的功

答案：C [事件5]

教学任务：典型例题分析，加强对公式WAB＝qUAB的理解和应用

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例题在电场中把电荷量为2.0×109 C的正电荷从A点移到B点，静电力做功为1.5×10－7－7

J，再把电荷从B点移到C点，静电力做功为－4.0×10 J。