eq \(\s\up7(),\s\d5(整體設(shè)計(jì)))


教學(xué)分析


本節(jié)內(nèi)容以比值法定義電勢差的概念為起點(diǎn)，強(qiáng)化電勢差與電場力做功和試探電荷無關(guān)，運(yùn)用理論探究的方法，由電場力做功和電勢能的關(guān)系導(dǎo)出電勢差和電勢的關(guān)系，從而得到電勢差命名的由來。在物理學(xué)中，特別是在技術(shù)應(yīng)用方面常用到的是電勢差的概念，電勢差往往比電勢更有意義。引入電勢差的概念，使求靜電力做功的計(jì)算十分方便，不必考慮靜電力的大小和電荷移動(dòng)的路徑，特別是對于靜電力是變力時(shí)，就只能用WAB＝qUAB來計(jì)算。


教學(xué)目標(biāo)


1．運(yùn)用類比值定義的方法，得到電勢差的公式，讓學(xué)生理解電勢差的概念。


2．推導(dǎo)得出在電場中移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢差之間的關(guān)系，會(huì)應(yīng)用靜電力做功的公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。


3．通過理論探究得到兩點(diǎn)間電勢差和電勢的關(guān)系表達(dá)式，知道兩點(diǎn)之間電勢差的正負(fù)號(hào)與這兩點(diǎn)的電勢高低之間的對應(yīng)關(guān)系，培養(yǎng)對比學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)邏輯思維能力。


教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)


本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)是靜電力做功公式UAB＝eq \f(WAB,q)、WAB＝qUAB的理解和該公式的具體應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容的難點(diǎn)是靜電力做功公式中正負(fù)號(hào)的應(yīng)用與正負(fù)號(hào)的物理意義。


教學(xué)方法與手段


首先在學(xué)生已有的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生為什么要提出電勢差概念，運(yùn)用比值法定義電勢差引入概念的教學(xué)，以加深對該比值式的理解，并學(xué)會(huì)熟練應(yīng)用靜電力做功的公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。通過理論探究找到兩點(diǎn)間電勢差和電勢的關(guān)系表達(dá)式，確定兩點(diǎn)之間電勢差的正負(fù)號(hào)與這兩點(diǎn)的電勢高低之間的對應(yīng)關(guān)系，并能夠理解電勢差的數(shù)值與零勢面的選取無關(guān)。讓學(xué)生明白為什么要學(xué)，怎樣學(xué)，學(xué)了有什么用，以此來突破教學(xué)的難點(diǎn)。





eq \(\s\up7(),\s\d5(課前準(zhǔn)備))


教學(xué)媒體


多媒體課件、實(shí)物投影儀。


知識(shí)準(zhǔn)備


復(fù)習(xí)電場力做功和電勢能的關(guān)系式，電勢和電勢能關(guān)系式。復(fù)習(xí)高度和高度差的概念、高度差和零勢點(diǎn)的選取無關(guān)。


學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)


電勢差、電勢能概念抽象，本課采用類比方法。學(xué)生活動(dòng)主要安排討論、思考，要求學(xué)生能用準(zhǔn)確的語言來表述定義的形式和歸納的過程。


eq \(\s\up7(),\s\d5(教學(xué)過程))


導(dǎo)入新課


[事件1]


教學(xué)任務(wù)：復(fù)習(xí)舊知，導(dǎo)入新課


師生活動(dòng)：


【導(dǎo)入新課】物體在重力作用下從高處向低處移動(dòng)時(shí)，重力做功，對于同一個(gè)物體，高度差越大，重力做功越多。與此類似，同一個(gè)電荷從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)，電場力做功越多，就說這兩點(diǎn)間的電勢差越大。


推進(jìn)新課


[事件2]


教學(xué)任務(wù)：電勢差的定義


師生活動(dòng)：


【定義】電荷q在電場力作用下由A點(diǎn)移到另一點(diǎn)B的過程中，電場力做的功WAB與電荷量q的比值，叫A、B兩點(diǎn)之間的電勢差UAB。


【定義式】UAB＝eq \f(WAB,q)


UAB在數(shù)值上的含義：即為電場力作用下兩點(diǎn)間移動(dòng)1庫侖的正電荷電場力做的功。


單位：伏特 符號(hào)V 1 V＝1 J/C


電勢差是標(biāo)量。


[事件3]


教學(xué)任務(wù)：關(guān)于公式UAB＝eq \f(WAB,q)的理解


【提出問題】UAB由什么決定？由WAB、q決定嗎？WAB由q、UAB決定嗎？


【交流合作分析】


UAB僅由電荷移動(dòng)的兩位置A、B決定，與所經(jīng)路徑、WAB、q均無關(guān)，但可由UAB＝eq \f(WAB,q)計(jì)算UAB，而WAB卻由q、UAB決定。這些也可由比值定義法定義概念的共性規(guī)律中得到。


【歸納總結(jié)】電勢差UAB與q、WAB均無關(guān)，僅與電場中A、B兩位置有關(guān)。故電勢差反映了電場本身的性質(zhì)。


【結(jié)論】電勢差的物理意義：電勢差反映了電場本身的性質(zhì)。





[事件4]


教學(xué)任務(wù)：課堂訓(xùn)練


對于電場中A、B兩點(diǎn)，下列說法正確的是( )


A．電勢差的定義式UAB＝WAB/q，說明兩點(diǎn)間的電勢差UAB與電場力做功WAB成正比，與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比


B．A、B兩點(diǎn)間的電勢差等于將正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場力所做的功


C．將1 C電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做1 J的功，這兩點(diǎn)間的電勢差為1 V


D．電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，除受電場力外，還受其他力的作用，電荷電勢能的變化就不再等于電場力所做的功


[事件5]


教學(xué)任務(wù)：推導(dǎo)公式WAB＝qUAB并通過例題強(qiáng)化對它的理解和應(yīng)用


公式UAB＝eq \f(WAB,q)變形為WAB＝qUAB


例題1將一個(gè)電荷量為－2×10－9 C的點(diǎn)電荷從電場中的N點(diǎn)移到M點(diǎn)，需克服電場力做功1.4×10－8 J，N、M兩點(diǎn)間的電勢差UNM為多少？若將該電荷從M移到N，電場力做什么功？UMN為多少？


分析：(1)WNM＝－1.4×10－8 J，UNM＝eq \f(WNM,q)＝eq \f(－1.4×10－8,－2×10－9) V＝7 V。


(2)WMN＝1.4×10－8 J，UMN＝eq \f(WMN,q)＝eq \f(1.4×10－8,－2×10－9) V＝－7 V


可以看出UNM＝－UMN。


【方法點(diǎn)撥】例題講解，結(jié)合學(xué)生出現(xiàn)的問題，歸納以下注意事項(xiàng)：


1．應(yīng)用WAB＝qUAB計(jì)算時(shí)，相關(guān)物理量用正、負(fù)值代入計(jì)算，符號(hào)的含義：


WAB＞0，電場力做正功；WAB＜0，電場力做負(fù)功；


UAB＞0，φA＞φB；UAB＜0，φA＜φB。


2．知道了電場中兩點(diǎn)的電勢差，就可以很方便地計(jì)算在這兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做的功，而不必考慮靜電力和電荷移動(dòng)的路徑。


[事件6]


教學(xué)任務(wù)：理論推導(dǎo)得出電勢與電勢差的關(guān)系


【提出問題】上題中，UAB也有正負(fù)，它代表什么含義，又和電勢φA、φB存在著怎樣的關(guān)系呢？


【問題情境】電荷q從電場中A點(diǎn)移到B時(shí)，靜電力做功WAB等于電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢能之差，那么電勢差UAB和A、B兩點(diǎn)的電勢φA、φB存在著怎樣的關(guān)系呢？


【理論探究】


電荷q從電場中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，由靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系可得：


WAB＝EpA－EpB


由電勢能與電勢的關(guān)系φ＝eq \f(Ep,q)可得：EpA＝qφA；EpB＝qφB


得出WAB＝q(φA－φB)


又因?yàn)閃AB＝qUAB


可得UAB＝φA－φB


或者表示成UBA＝φB－φA


顯然UAB＝－UBA。


【結(jié)論】電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場中兩點(diǎn)間電勢的差值，這也是電勢差命名的由來。


[事件7]


見第36頁[事件2]


[事件8]


教學(xué)任務(wù)：例題分析，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)


見第38頁例題


課堂鞏固與反饋


[事件9]


教學(xué)任務(wù)：形成性測試


1．一個(gè)電荷量為1×10－5 C的電荷，從電場外某點(diǎn)移到電場內(nèi)的一點(diǎn)A時(shí)(選取電場外的點(diǎn)為原勢能位置)，克服電場力做功0.006 J，則A點(diǎn)的電勢為____ V；如果此電荷從電場外移到電場內(nèi)的另一點(diǎn)B時(shí)，電場力做功0.002 J，則B點(diǎn)的電勢為____ V，UAB＝____ V；若有另一電荷量為0.2 C的負(fù)電荷從A移到B點(diǎn)，電場力做正功，大小為______ J。


2．若帶正電荷的小球只受到電場力作用，則它在電場中( )


A．一定沿電場線由高電勢處向低電勢處運(yùn)動(dòng)


B．一定沿電場線由低電勢處向高電勢處運(yùn)動(dòng)


C．不一定沿電場線運(yùn)動(dòng)，但一定由高電勢處向低電勢處運(yùn)動(dòng)


D．不一定沿電場線運(yùn)動(dòng)，也不一定由高電勢處向低電勢處運(yùn)動(dòng)


3．一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電荷量q＝2.0×10－9 C，在靜電場中由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這一過程中，除電場力外，其他力做的功為6.0×10－5 J，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.0×10－5 J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢差Ua－Ub為( )


A．3×104 V B．1×104 V C．4×104 V D．7×104 V


參考答案：1.600 －200 800 160 2.D 3.B


[事件10]


教學(xué)任務(wù)：引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)、方法、情感三個(gè)側(cè)面小結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)活動(dòng)。


課堂小結(jié)：


1．電勢差的定義；


2．應(yīng)用WAB＝qUAB計(jì)算時(shí)的注意事項(xiàng)；


3．電勢差和電勢的關(guān)系。


eq \(\s\up7(),\s\d5(板書設(shè)計(jì)))








5 電勢差


1．電勢差：UAB＝eq \f(WAB,q)。


2．靜電力做功與電勢差的關(guān)系：WAB＝qUAB


3．電勢差和電勢UAB＝φA－φB、UBA＝φB－φA


UAB＝－UBA





eq \(\s\up7(),\s\d5(設(shè)計(jì)說明))


本節(jié)課雖然作為電場一章中很簡短的一節(jié)，但起著承前啟后的重要作用。在教學(xué)中，引領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用類比重力場的方法引入電勢差的概念，激起學(xué)生對知識(shí)的親切感和關(guān)聯(lián)體驗(yàn)。教學(xué)設(shè)計(jì)中讓學(xué)生盡量多地參與到課堂活動(dòng)中來，通過理論探究、討論分析等環(huán)節(jié)，靈活采用自主、探究、合作的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神。


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高中物理人教版 (新課標(biāo))選修3電子課本

5 電勢差

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