高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：电势差

教学设计(二)
教学分析
本节内容以比值法定义电势差的概念为起点，强化电势差与电场力做功和试探电荷无关，运用理论探究的方法，由电场力做功和电势能的关系导出电势差和电势的关系，从而得到电势差命名的由来。

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W AB＝qU AB来计算。

教学目标
1．运用类比值定义的方法，得到电势差的公式，让学生理解电势差的概念。

2．推导得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，会应用静电力做功的公式进行相关的计算。

3．通过理论探究得到两点间电势差和电势的关系表达式，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，培养对比学习的学习方法，培养逻辑思维能力。

教学重点难点
本节内容的重点是静电力做功公式U AB＝W AB
q、W AB＝qU AB的理解和该公式的具体应
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
首先在学生已有的基础上引导学生为什么要提出电势差概念，运用比值法定义电势差引入概念的教学，以加深对该比值式的理解，并学会熟练应用静电力做功的公式进行相关的计算。

通过理论探究找到两点间电势差和电势的关系表达式，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，并能够理解电势差的数值与零势面的选取无关。

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。

教学媒体
多媒体课件、实物投影仪。

知识准备
复习电场力做功和电势能的关系式，电势和电势能关系式。

复习高度和高度差的概念、高度差和零势点的选取无关。

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。

导入新课
[事件1]
教学任务：复习旧知，导入新课
师生活动：
【导入新课】物体在重力作用下从高处向低处移动时，重力做功，对于同一个物体，高度差越大，重力做功越多。

与此类似，同一个电荷从一点移动到另一点时，电场力做功越多，就说这两点间的电势差越大。

推进新课
[事件2]
教学任务：电势差的定义
师生活动：
【定义】电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功W AB与
电荷量q 的比值，叫A 、B 两点之间的电势差U AB 。

【定义式】U AB ＝W AB q
U AB 在数值上的含义：即为电场力作用下两点间移动1库仑的正电荷电场力做的功。

单位：伏特 符号V 1 V ＝1 J/C
电势差是标量。

[事件3]
教学任务：关于公式U AB ＝W AB q
的理解 【提出问题】U AB 由什么决定？由W AB 、q 决定吗？W AB 由q 、U AB 决定吗？
【交流合作分析】
U AB 仅由电荷移动的两位置A 、B 决定，与所经路径、W AB 、q 均无关，但可由U AB ＝W AB q
计算U AB ，而W AB 却由q 、U AB 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U AB 与q 、W AB 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。

[事件4]
教学任务：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U A
B ＝W AB /q ，说明两点间的电势差U AB 与电场力做功W AB 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
[事件5]
教学任务：推导公式W AB ＝qU AB 并通过例题强化对它的理解和应用
公式U AB ＝W AB q
变形为W AB ＝qU AB 例题1将一个电荷量为－2×10－9 C 的点电荷从电场中的N 点移到M 点，×10－8 J ，N 、
M 两点间的电势差U NM 为多少？若将该电荷从M 移到N ，电场力做什么功？U MN 为多少？
分析：(1)W NM ×10－8 J ，U NM ＝W NM q ＝×10－8－2×10－9
V ＝7 V 。

(2)W MN
×10－8 J ，U MN ＝W MN q ＝×10－8－2×10－9 V ＝－7 V 可以看出U NM ＝－U MN 。

【方法点拨】例题讲解，结合学生出现的问题，归纳以下注意事项：
1．应用W AB ＝qU AB 计算时，相关物理量用正、负值代入计算，符号的含义：
W AB ＞0，电场力做正功；W AB ＜0，电场力做负功；
U AB ＞0，φA ＞φB ；U AB ＜0，φA ＜φB 。

2．知道了电场中两点的电势差，就可以很方便地计算在这两点间移动电荷时静电力做的功，而不必考虑静电力和电荷移动的路径。

[事件6]
教学任务：理论推导得出电势与电势差的关系
【提出问题】上题中，U AB也有正负，它代表什么含义，又和电势φA、φB存在着怎样的关系呢？
【问题情境】电荷q从电场中A点移到B时，静电力做功W AB等于电荷在A、B两点的电势能之差，那么电势差U AB和A、B两点的电势φA、φB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：
W AB＝E pA－E pB
由电势能与电势的关系φ＝E p
q可得：E pA＝qφA；E pB＝qφB
得出W AB＝q(φA－φB)
又因为W AB＝qU AB
可得U AB＝φA－φB
或者表示成U BA＝φB－φA
显然U AB＝－U BA。

【结论】电场中两点间的电势差等于电场中两点间电势的差值，这也是电势差命名的由来。

[事件7]
见第36页[事件2]
[事件8]
教学任务：例题分析，综合运用所学知识
见第38页例题
课堂巩固与反馈
[事件9]
教学任务：形成性测试
1．一个电荷量为1×10－5 C的电荷，从电场外某点移到电场内的一点A时(选取电场外的点为原势能位置)，J，则A点的电势为____ V；如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B时，J，则B点的电势为____ V，U AB＝____ V；C的负电荷从A移到B点，电场力做正功，大小为______ J。

2．若带正电荷的小球只受到电场力作用，则它在电场中()
A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动
B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动
C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动
D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动
3．一个带正电的质点，电荷量q＝×10－9 C，在静电场中由a点移到b点，在这一过程中，除电场力外，×10－5 J，×10－5 J，则a、b两点间的电势差U a－U b为() A．3×104 V B．1×104 V C．4×104 V D．7×104 V 参考答案：－200800160
[事件10]
教学任务：引导学生从知识、方法、情感三个侧面小结本节课的学习活动。

课堂小结：
1．电势差的定义；
2．应用W AB＝qU AB计算时的注意事项；
3．电势差和电势的关系。

5电势差
1．电势差：U AB＝W AB q。

2．静电力做功与电势差的关系：W AB＝qU AB
3．电势差和电势U AB＝φA－φB、U BA＝φB－φA
U AB＝－U BA
本节课虽然作为电场一章中很简短的一节，但起着承前启后的重要作用。

在教学中，引领学生运用类比重力场的方法引入电势差的概念，激起学生对知识的亲切感和关联体验。

教学设计中让学生尽量多地参与到课堂活动中来，通过理论探究、讨论分析等环节，灵活采用自主、探究、合作的学习方式，培养学生严密的逻辑思维能力和严谨的治学精神。