2022-2023學年人教版必修第三冊 10.2 電勢差 教案

第十章靜電場中的能量 第2節(jié)電勢差教學內(nèi)容分析《電勢差》是《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》必修課程必修3模塊中“靜電場”主題下的內(nèi)容。課程標準要求為：“了解電勢能、電勢和電勢差的含義?！薄镀胀ǜ咧形锢碚n程標準(2017年版)解讀》對課程的標準的解讀為：“通過具體電場中電勢的分析，了解電勢的客觀性、標量性和相對性；理解電勢差概念，知道電勢差與零電勢的選擇無關(guān)，具有絕對性。通過對勻強電場中電勢差與電場強度關(guān)系的分析研究，知道電場力做功與電勢差的定量關(guān)系。會用等勢面描繪靜電場中，了解電場線和等勢面的關(guān)系?！苯滩囊陨蠘菚r樓層的高度差影響做功的多少引入探究的問題：影響靜電力做功多少的因素可能是電勢值還是電勢差？將電勢差與高度差進行比較，得到高度和電勢都具有相對性，與參考點選取有關(guān)，但高度差和電勢差與參考點選取無關(guān)。在解決問題中，電勢差具有重要應(yīng)用。教材安排有利于學生理解電勢差與電場中兩點位置有關(guān)，與移動電荷量無關(guān)。接著利用靜電力做功等于電勢能的減少量，推導(dǎo)得到WAB=UABq，變形得到UAB=eq\f(WAB,q)，得到電勢差與零點選取無關(guān)。學情分析在知識層面上，學生在物理必修二中學習了重力做功只取決于初、末位置的高度差，和零勢能參考平面無關(guān)。類比做功的高度差，電勢差與高度差作用類似。選擇不同參考面，電勢值一般不同，但兩點電勢的差值與電勢零點的選取無關(guān)。學生熟悉了解類比方法，能理解電勢差的重要性。在本章第1節(jié)中，學習已經(jīng)學習過電勢的定義和靜電力做功等于電勢能的減少量，在這些知識的基礎(chǔ)上，能夠推理得到靜電力做功與電勢差的關(guān)系。教學目標學生了解電勢差概念，知道電勢差正負表示兩點間電勢的高低關(guān)系。學生推導(dǎo)靜電力做功跟電勢差關(guān)系，會用公式WAB=UABq計算靜電力做的功。學生理解等勢面的概念，會畫常見的等勢面。通過反證法論證等勢面一定與電場線垂直，體會反證法在推理過程中的應(yīng)用。教學重難點教學重點：運用公式WAB=UABq計算靜電力做功。教學難點：靜電力做功公式中正負號的應(yīng)用與正負號物理意義的理解。教學方法：講授法、啟發(fā)式教學、對話教學法教學過程新課引入問題1：質(zhì)點在A點的重力勢能與重力勢能參考面有關(guān)嗎？問題2：質(zhì)點從A到B，重力做功與什么因素有關(guān)？重力勢能變化量與零勢能參考面有關(guān)嗎？師：重力做功取決于AB兩點的高度差，與零勢能點無關(guān)。在電場中，某點的電勢值與電勢零點選取有關(guān)，但兩點間的電勢差與電勢零點無關(guān)，兩點電勢差值相對于電勢值具有耕重要的應(yīng)用。新課教學電勢差電勢差（電壓）：電場中兩點間的電勢的差值。UAB=φA-φBUBA=φB-φAUAB=-UBA電勢差與電勢零點無關(guān)，只由電場決定電勢差可以取正值或負值單位：伏特V問題：若UAB>0，A、B兩點電勢高低如何？若UAB<0，哪一點電勢高？空間有一電場，電場線如圖所示。試證明：UAC=UAB+UBC。證明：UAC=φA-φC=φA-φB+φB-φC=UAB+UBC證畢師：靜電力做功等于電勢能的減少量，WAB=EpA-EPB。電勢能與電勢有關(guān)。靜電力做功與兩點間的電勢差有關(guān)。WAB =EpA-EpB=φAq-φBq=(φA-φB)q=UABq即 WAB=UABq靜電力做功等于兩點間的電勢差與電荷的乘積。上式中電荷量必須帶正負號，對于正電荷，q取正值；對于負電荷，q取負值?！纠?】在電場中把2.0×10-9C的正電荷從A點移到B點，靜電力做功1.5×10-7J.再將該電荷從B點移到C點,靜電力做功-4.0×10-7J.求：(1)UAB、UBC、UAC；(2)把-1.5×10-9C的電荷從A點移到C點，靜電力做多少功?答案：(1)UAB=75VUBC=-200VUAC=-125V(2)WAC=1.875×10-7J等勢面師：電場中各點有唯一確定的電勢值，知道兩點間的電勢差，可計算靜電力做功。為方便計算靜電力做功，將電勢相等的點連接形成等勢面，在電場中畫出等勢面圖，使得電勢可見，計算方便。等勢面：電場中電勢相等的點構(gòu)成的面。思考與討論：同一等勢面任意兩點電勢差是多少？電荷在電場中等勢面運動，靜電力做功是多少？電荷沿同一等勢面運動，電勢能不變.靜電力對電荷不做功.等勢面與電場線處處垂直.

證明：假設(shè)等勢面與電場線不垂直。電荷q從M點沿等勢面移動微小位移到N點，電場力做功W=Eq·|MN|cosα≠0.(α≠90°)而W=UMNq.故UMN≠0，即φM≠φN，假設(shè)錯誤.電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面.典型電場的等勢面勻強電場正點電荷等勢面為球面【例2】分析等量異種點電荷關(guān)于坐標原點對稱分布，如圖。試分析：(1)中垂線上的電勢;(2)電荷連線上電勢。解：(1)中垂線上電場強度方向從正電荷指向負電荷，從O將電荷移動到無窮遠處，靜電力與位移不垂直，靜電力不做功，電勢能不變，電勢不變，故中垂線電勢為零。(2)電場線從正電荷出發(fā)，指向負電荷，沿電場線方向電勢降低。課堂練習分析等量同種正點電荷中垂線和連線方向電勢變化規(guī)律。課堂小結(jié)電勢差UAB=φA-φB.電勢差由電場決定，和電勢零點無關(guān).W=UABqq帶符號.等勢面：同一等勢面電勢相等；

電荷沿等勢面運動靜電力不做功；

電場線與等勢面垂直，由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面.作業(yè)：34頁“練習與應(yīng)用”板書設(shè)計§10.2電勢差電勢差UAB=φA-φB=-UBAWAB=UABqq帶正負號二、等勢面等勢面：電場中電勢相等的點構(gòu)成的面。電場線與等勢面處處垂直，從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面教學反思電勢差與電勢零點無關(guān)，計算時需要注意電勢相減的順序不能弄錯。靜電力做功等于電勢差與電荷量的乘積，學生要掌握公式的推導(dǎo)過程，這個推導(dǎo)過程用到了靜電力做功與電勢能變化量的關(guān)系以及電勢的定義。為保證學生順利推導(dǎo)公式，應(yīng)先將相關(guān)物理規(guī)律進行復(fù)習，保證