2019-2020年高中物理 第一章 静电场 第五节 电势差示范教案 新人教版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理 第一章 静电场 第五节 电势差示范教案 新人教版选修3-1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WABqUAB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WABqUAB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。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。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】xx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A，B点的电势为B，则有UABAB或者表示成UBABA显然UABUBA【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】M、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？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】B板接地时，UMNMN(62) V4 V，UNMNM(26) V4 V。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UMNMN2(6) V4 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：WABEpAEpB由电势能与电势的关系可得：EpAqA；EpBqB所以：WABq(AB)即WABqUAB或UAB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的理解【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V1 V1 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UABWAB/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BA、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 VD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WABqUAB的理解和应用例题在电场中把电荷量为2.0109 C的正电荷从A点移到B点，静电力做功为1.5107 J，再把电荷从B点移到C点，静电力做功为4.0107 J。(1)A、B、C三点中哪点的电势最高？哪点的电势最低？(2)A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？(3)把1.5109 C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？(4)根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。解析：UAB75 VUBC200 V(1)C点电势最高，B点最低(2)UAB75 VUBC200 VUACUABUBC125 V(3)W1q1UAC1.5109(125) J1.875107 J(4)【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WABqUAB计算时，相关物理量用正、负值代入计算，符号的含义：WAB0，电场力做正功；WAB0，电场力做负功；UAB0，AB；UAB0，AB。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。课堂巩固与反馈事件6教学任务：形成性测试1关于电势差和电场力做功的说法中，正确的是()A电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定B电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定C电势差是矢量，电场力做的功是标量D在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点移动电荷电场力不做功2在电场中有A、B两点，它们的电势分别为A100 V、B200 V，把电荷量q2.0107 C的电荷从A点移动到B点，是电场力做功还是克服电场力做功？做了多少功？3在电场中一条电场线上有A、B两点，如图所示，若将一电荷q2.0106 C从A点移到B点，电荷克服电场力做了4.0104 J的功。求：(1)UAB等于多大？(2)电场线的方向如何？(3)如在电场中有另一点C，已知UAC500 V，若把这一负电荷从B移到C点，电场力做功多大？答案：1.BD2.电场力做功6105 J3(1)UAB200 V(2)AB(3)UBCUACUAB300 V，WqUBC6104 J事件7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。本节课介绍了电势差这一重要概念，作为表述电场能的性质这一重要物理量，不但与电势密切相关，同时也与电场力的功建立了关系，掌握好运算中的符号使用和意义是本节课的关键点。以下是小结提纲：1电势差的概念；2电势差和电势的区别和联系；3对公式UAB、WABqUAB的理解计算及注意事项。1复习本节教材。2完成课本课后问题与练习。5电势差1电势差：两点的电势之差，也叫电压UABAB。2静电力做功与电势差的关系：WABqUAB或UAB。3电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两点位置有关。4电势差的单位：伏特符号V1 V1 J/C。5电势差是标量。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，引领学生运用类比高度差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。课题：科学家伏特与电势差。过程：上网查找资料，收集科学家伏特的生平事迹和对科学的贡献，结合教材本节的学习，了解电势差概念的生成，进而知道静电计、电堆等原理。可以在自主研究的基础上分小组进行交流，形成统一意见后，各小组派代表向全班同学汇报。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WABqUAB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UAB、WABqUAB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WAB与电荷量q的比值，叫A、B两点之间的电势差UAB。【定义式】UABUAB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V1 V1 J/C电势差是标量。事件3教学任务：关于公式UAB的理解【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。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UABWAB/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BA、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 VD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WABqUAB并通过例题强化对它的理解和应用公式UAB变形为WABqUAB例题1将一个电荷量为2109 C的点电荷从电场中的N点移到M点，需克服电场力做功1.4108 J，N、M两点间的电势差UNM为多少？若将该电荷从M移到N，电场力做什么功？UMN为多少？分析：(1)WNM1.4108 J，UNM V7 V。(2)WMN1.4108 J，UMN V7 V可以看出UNMUMN。【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WABqUAB计算时，相关物理量用正、负值代入计算，符号的含义：WAB0，电场力做正功；WAB0，电场力做负功；UAB0，AB；UAB0，AB。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，UAB也有正负，它代表什么含义，又和电势A、B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WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差，那么电势差UAB和A、B两点的电势A、B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：WABEpAEpB由电势能与电势的关系可得：EpAqA；EpBqB得出WABq(AB)又因为WABqUAB可得UABAB或者表示成UBABA显然UABUBA。【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1105 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)，克服电场力做功0.006 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，电场力做功0.002 J，则B点的电势为_ V，UAB_ V；若有另一电荷量为0.2 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q2.0109 C，在静电场中由a点移到b点，在这一过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0105 J，质点的动能增加了8.0105 J，则a、b两点间的电势差UaUb为()A3104 V B1104 V C4104 V D7104 V参考答案：1.6002008001602.D3.B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WABqUAB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：UAB。2静电力做功与电势差的关系：WABqUAB3电势差和电势UABAB、UBABAUABUBA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。