新课标粤教版31选修三1.4电势和电势差1

电势和电势差
教学目标：
1.理解电势差的概念及期 定义式q W U AB AB =，会根据电荷q 在电场中移动时电场力所做的功W AB 计算U AB ，会根据电势差UAB 计算电荷Q 在电场中移动时电场力所做的功W AB =qU AB
2.理解电势的概念，知道电势与电势差的关系U AB =ϕA -ϕB ，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改变的关系。

能力目标：培养学生的分析能力、综合能力。

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，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？
（F ＝Eq ）。

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，是由电场本身决定的物理量。

如果将带电小球从Ａ点移动到Ｂ时，电场力对电荷做功吗？从本节课开始，我们从功和能的角度来研究电场。

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悉，但重力做功的问题。

下面我们将从重力做功的问题出发来类比研究电场力做功。

（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Ａ沿不同的路径运动到Ｂ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力的作用，把电荷从Ａ移到电场中的Ｂ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，研究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）
如果我们让不同的物体先后通过空间的Ａ、Ｂ两个固定的位置。

如：重力为Ｇ物体，做功为Ｗ１＝Ｇh ＡＢ
重力为Ｇ２＝２Ｇ……Ｗ２＝…２Ｇh ＡＢ……
则：ＷＧαＧ成正比，其比值AB 332211h G W G W ===G W 也就是说重力场中确定的两点间的高度差是一定的。

与重物Ｇ的大小无关与有无重物下落是无关的。

但让一重物在Ａ、Ｂ间落下时，则出Ｗ和Ｇ，可以用比值量度出h ＡB 。

类似地（出示电场力做功Ｑ与成正比的图）
我们在电场中Ａ、Ｂ两点间移动不同电量的带电体时：
如果q 1=+ q ，设电场力做功为Ｗ１＝Ｗ
则q ２＝=+2q ，则Ａ到Ｂ时，位移相等，在移动过程的任一位置处，q ２＝=+2q ，则q ２所受电场为q １的２倍，即移动过程中电场力做的功Ｗ２＝２Ｗ……
则：Ｗ电αq 成正比，332211q W q W ==q W 为一定值。

这个比值是由电场的Ａ、Ｂ两点的位置决定的量。

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Ａ、Ｂ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Ａ移动到另一点Ｂ时，电场力所做的功ＷＡＢ与电荷量q 的比值ＷＡＢ／q ，叫做Ａ、Ｂ两点间的电势差。

用ＵＡＢ表示。

2.定义式：ＵAB =q
W AB
同ＡＢ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决定，与Wq 无关的。

板书五：（１）点
（１）物理意义：电势差是电场本身的性质，与Wq 无关。

（２）单位：1V ＝1J/C
电量为１Ｃ的正荷，在电场中两点间移动时，电场力做的功如果为１Ｊ，则两点的电势差为１伏特。

3.小练习：下面请看例１： 动画演示过程，标出力和Ｖ的方向，指出Ａ到Ｂ的过程，电场力做正功，则
ＵＡＢ＝q W AB ＝……＝２Ｖ。

如果从Ｂ到Ａ移动时，电场力做负功，其ＷＢＡ＝－ＷＡＢ
则ＵＢＡ＝q
W AB ＝－２Ｖ 由例题得到以下启示：
(1):ＵＡＢ＝－ＵＢＡ，(2)由于q 有正负，ＷＡＢ有正、负功，则其比值有可能为正、负值。

一般我们只关心其大小，且电势差的大小记为Ｕ电压。

初中物理中某导体两端的电压，指两点间的电势差。

得到板书：
(3)ＵＡＢ＝－ＵＢＡ (4)｜ＵＡＢ｜＝｜ＵＢＡ｜＝Ｕ
根据电势差的定义式，得变形公式ＷＡＢ＝qU AB
板书：３：ＷＡＢ＝qU ＡＢ
（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h A0=3m ，我们也说成吊灯的高度为３m 。

类似地，如果把电场中的某一点作为参考点，另一点Ａ与参考点之间的电势差就叫作Ａ点的电势。

电势的概念
板书：二、电势
定义：如果在电场中选择某一点为参考点（零电势点），则Ａ点与参考点Ｏ之间的电势
差叫做Ａ点的电势，记为ϕA ，为特殊的电势差。

ϕA ＝U ＡＯ＝q
W AO 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 ＝+1C ＷＡＣ＝15Ｊ
ＷＢＣ＝５Ｊ U BC ＷＤＣ＝-3Ｊ U ＡＣ ＵCD
（边展示力分析为何正功、负功）
则以Ｃ点为零电势点，则： V V q W U AC AC 151
15=== 类似地：ＵＢＣ＝５Ｖ，ＵＤＣ＝－３Ｖ（做成填空）
则ϕA ＝15V ϕＢ＝5V ϕD ＝－3V
①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。

②此时：AB 之间的电势差呢？
推导：V V q W W q W U BC AC AB AB 101
515=-=-== 经观察，与A 、B 点的电势有何关系？
（U AB =ϕA -ϕB ）
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。

③如果以B 点为零电势点，则A 、C 点的电势呢？
则ϕA =U AB =10V ϕB =0V
V q
W q W U BC CB CB C 5-=-==ϕ 看来，取不同的零电势点，各点的电势不同.
15V 5V 0V -3V
A B C D Ｅ
④此时AC 点的电势差呢？
U AC =ϕA -ϕc =10V-（-5V ）=15V 与原来以C 点为零电势点的电势差相等。

所以电势差是绝对的，与零电势点的选择无关，电势是相对的
出示板书内容：
U AB = ϕA -ϕB
说明：电势是相对的，电势差是绝对的
⑤再看例题中各点的电势，沿着电场线的方向，电势逐渐降低。

３．练习：例２：
①注意分析ＵＡＢ＝－10V 为什么？ 正电荷由Ａ Ｂ点，Ｆ与位移的方向做什么功？
则W AB = qU AB ＝4×10-8J
则电势能增加了4×10-8J ，其它形式的能转化为电势能。

②如果电荷为负电荷，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W AB = qU AB ＝2×10-8J
电势能减少了，转化成了其它形式的能。

③此题还可由W=U θ来计算，W 的正负根据分析得出，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：
U AB =q W AB 与q 无关 2.类比重力场的高度引入电势
q
W U AO Ao A =
=ϕ B A AB U ϕϕ-= 反映了电场的能的性质与q 无关。