2019-2020年高中物理 1.4 電勢差教案 教科版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 1.4 電勢差教案 教科版選修3-1 教學目標： 1.理解電勢差的概念及期 定義式，會根據電荷q在電場中移動時電場力所做的功WAB計算UAB，會根據電勢差UAB計算電荷Q在電場中移動時電場力所做的功WAB=qUAB 2.理解電勢的概念，知道電勢與電勢差的關系UAB=A -B ，知道電勢的值與零電勢的選擇有關。 3.知道在電場中沿著電場線的方向電勢越來越低。 4.知道什么是電勢能，知道電場力做功與電勢能改變的關系。 能力目標：培養(yǎng)學生的分析能力、綜合能力。 德育目標：使學生能從類似的事物中找出共性。 教學重點：電勢、電勢差的概念 教學難點：電勢、電勢差的概念的引入 教學方法：類比法、歸納法、問題解決法 教學過程： 一、復習引入 一個帶正電的小球處于勻強電場中，會受到電場對它的力的作用，受力的方向如何呢？受力的大小呢？ （F＝Eq）。電荷在電場中受力的作用，我們引入了描述電場力的性質的物理量，場強E。它是與有無電荷q無關的物理量，是由電場本身決定的物理量。 如果將帶電小球從Ａ點移動到Ｂ時，電場力對電荷做功嗎？從本節(jié)課開始，我們從功和能的角度來研究電場。學習與電場能量有關的幾個物理量（展示課題） 二、新課教學 電場力做功的問題我們不熟悉，但重力做功的問題。下面我們將從重力做功的問題出發(fā)來類比研究電場力做功。 （一）電場力做功與路徑無關 （出示重力做功與路徑無關的圖） 物體在重力作用下，從Ａ沿不同的路徑運動到Ｂ位置，重力做功勻為mgh，與路徑無關。 與此類似，電荷在勻強電場中受力的作用，把電荷從Ａ移到電場中的Ｂ位置時，也可以沿不同的路徑運動。類似重力做功，電場力做功也與運動路徑無關。這個結論是從勻強電場得到的，對于非勻強電場也適用。所以我們在后面的課程中，研究電荷在電場中移動時，電場力做功的問題，可以認為電荷沿直線運動到另一位置。這是電場力做功的一個特點。 （二）電勢差 1.引入（出示重力做功與重力成正比的圖） 如果我們讓不同的物體先后通過空間的Ａ、Ｂ兩個固定的位置。 如：重力為Ｇ物體，做功為Ｗ１＝ＧhＡＢ 重力為Ｇ２＝２Ｇ……Ｗ２＝…２ＧhＡＢ…… 則：ＷＧＧ成正比，其比值 也就是說重力場中確定的兩點間的高度差是一定的。與重物Ｇ的大小無關與有無重物下落是無關的。 但讓一重物在Ａ、Ｂ間落下時，則出Ｗ和Ｇ，可以用比值量度出hＡB。 類似地（出示電場力做功Ｑ與成正比的圖） 我們在電場中Ａ、Ｂ兩點間移動不同電量的帶電體時： 如果q1=+ q，設電場力做功為Ｗ１＝Ｗ 則q２＝=+2q，則Ａ到Ｂ時，位移相等，在移動過程的任一位置處，q２＝=+2q，則q２所受電場為q１的２倍，即移動過程中電場力做的功Ｗ２＝２Ｗ…… 則：Ｗ電q成正比，為一定值。 這個比值是由電場的Ａ、Ｂ兩點的位置決定的量。 與在這兩個位置間移動電荷的電量大小無關，與是正電荷、負電荷無關，與在無電荷q無關。只是讓這個電荷在這兩點間移動后，用功和電量的比值把它的大小量度出來。在物理學中，把這個比值叫做電場中Ａ、Ｂ兩點間電勢差。 2.電勢差的概念： 板書：一、電勢差 1.定義：電荷q在電場中由一點Ａ移動到另一點Ｂ時，電場力所做的功ＷＡＢ與電荷量q的比值ＷＡＢ／q，叫做Ａ、Ｂ兩點間的電勢差。用ＵＡＢ表示。 2.定義式：ＵAB= 同ＡＢ電荷在電場中不同位置間移動時，電場力做的功多，兩點間的電勢差大。但兩點間電電勢差由電場本身決定，與Wq無關的。板書五：（１）點 （１）物理意義：電勢差是電場本身的性質，與Wq無關。 （２）單位：1V＝1J/C 電量為１Ｃ的正荷，在電場中兩點間移動時，電場力做的功如果為１Ｊ，則兩點的電勢差為１伏特。 3.小練習：下面請看例１： 動畫演示過程，標出力和Ｖ的方向，指出Ａ到Ｂ的過程，電場力做正功，則 ＵＡＢ＝＝……＝２Ｖ。 如果從Ｂ到Ａ移動時，電場力做負功，其ＷＢＡ＝－ＷＡＢ 則ＵＢＡ＝＝－２Ｖ 由例題得到以下啟示： (1):ＵＡＢ＝－ＵＢＡ，(2)由于q有正負，ＷＡＢ有正、負功，則其比值有可能為正、負值。一般我們只關心其大小，且電勢差的大小記為Ｕ電壓。初中物理中某導體兩端的電壓，指兩點間的電勢差。 得到板書： (3)ＵＡＢ＝－ＵＢＡ (4)｜ＵＡＢ｜＝｜ＵＢＡ｜＝Ｕ 根據電勢差的定義式，得變形公式ＷＡＢ＝qUAB 板書：３：ＷＡＢ＝qUＡＢ （三）電勢 我們用重力場中的高度差類比得到了電場中兩點的電勢差。重力場中還有高度一詞，表示什么意思呢？劈如說選擇（室內）地面作為參考平面，吊燈與地面之間的高度差為hA0=3m，我們也說成吊燈的高度為３m。類似地，如果把電場中的某一點作為參考點，另一點Ａ與參考點之間的電勢差就叫作Ａ點的電勢。 電勢的概念 板書：二、電勢 定義：如果在電場中選擇某一點為參考點（零電勢點），則Ａ點與參考點Ｏ之間的電勢差叫做Ａ點的電勢，記為A，為特殊的電勢差。 A＝UＡＯ＝ 所以其單位也是伏特。 下面做一個練習，求電場中各點的電勢 15V 5V 0V -3V A B C D Ｅ 已知：q＝+1C ＷＡＣ＝15Ｊ ＷＢＣ＝５Ｊ UBC ＷＤＣ＝-3Ｊ UＡＣ ?。誄D （邊展示力分析為何正功、負功） 則以Ｃ點為零電勢點，則： 類似地：ＵＢＣ＝５Ｖ，ＵＤＣ＝－３Ｖ（做成填空） 則A＝15V Ｂ＝5V D＝－3V ①從計算中得到：電勢有正、負值，是表示該點電勢比零電勢點的電勢低，不代表方向，是標量。 ②此時：AB之間的電勢差呢？ 推導： 經觀察，與A、B點的電勢有何關系？ （UAB=A-B） 原來，AB點的電勢差就是A、B點的電勢之差，其值為負，表示A點電勢比B點電勢低是標量。不代表方向。 ③如果以B點為零電勢點，則A、C點的電勢呢？ 則A=UAB=10V B=0V 看來，取不同的零電勢點，各點的電勢不同. ④此時AC點的電勢差呢？ UAC=A-c=10V-（-5V）=15V 與原來以C點為零電勢點的電勢差相等。所以電勢差是絕對的，與零電勢點的選擇無關，電勢是相對的 出示板書內容： UAB= A-B 說明：電勢是相對的，電勢差是絕對的 ⑤再看例題中各點的電勢，沿著電場線的方向，電勢逐漸降低。 ３．練習：例２： ①注意分析ＵＡＢ＝－10V為什么？ 正電荷由Ａ Ｂ點，Ｆ與位移的方向做什么功？ 則WAB= qUAB＝410-8J 則電勢能增加了410-8J，其它形式的能轉化為電勢能。 ②如果電荷為負電荷，在同一電場由一點A移動到同一點B呢？ 由于電場沒關，兩點的位置沒有變，則AB間的電熱差不變。 所以WAB= qUAB＝210-8J 電勢能減少了，轉化成了其它形式的能。 ③此題還可由W=Uθ來計算，W的正負根據分析得出，正功為正，負功為負。 四、小結： 1.類比重力場的高度差引入電勢差： 反映了電場的能的性質與q無關 UAB= 與q無關 2.類比重力場的高度引入電勢