電勢(shì)差（教學(xué)設(shè)計(jì)）高二物理（人教版2019）

第2節(jié)電勢(shì)差教學(xué)設(shè)計(jì)備課人學(xué)科物理課題電勢(shì)差教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)內(nèi)容涉及上一節(jié)學(xué)習(xí)的電勢(shì)能和電勢(shì)的相關(guān)知識(shí)，是在上一節(jié)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步深入分析。與上一節(jié)相似，在本屆的教學(xué)中可以應(yīng)用類比法，將電勢(shì)差與高度差的相似規(guī)律加以類比，以此引出本節(jié)的知識(shí)內(nèi)容。同時(shí)，在講解等勢(shì)面的概念時(shí)，也要用到類比法。此處是將等勢(shì)面與地理學(xué)科中的等高線加以類比。由于學(xué)生都在地理課上接觸過這一概念，故在由此開展的分析中，學(xué)生能比較順暢地領(lǐng)會(huì)等勢(shì)面的含義。學(xué)情分析電勢(shì)差是電場(chǎng)部分重要的概念之一。雖然學(xué)生已經(jīng)有了電勢(shì)的概念，但對(duì)其理解的程度仍不夠深，所以在學(xué)習(xí)電勢(shì)差及等勢(shì)面時(shí)，仍會(huì)存在知識(shí)點(diǎn)不貫通，無法及時(shí)正確地加以分析等問題。教師在此處運(yùn)用類比的方法能夠幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)點(diǎn)，但也要讓學(xué)生在充分對(duì)比電勢(shì)差與高度差、等勢(shì)面與等高線等概念的基礎(chǔ)上再開展后續(xù)的教學(xué)才能收獲比較理想的效果。同時(shí)，在本節(jié)的學(xué)習(xí)中，教師還要借由電勢(shì)差引導(dǎo)學(xué)生對(duì)初中學(xué)過的電壓進(jìn)行更為本質(zhì)的理解，為后續(xù)電路部分的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)1、知道電勢(shì)差概念，知道電勢(shì)差的正負(fù)表示兩點(diǎn)間電勢(shì)的高低關(guān)系。2、推導(dǎo)靜電力做功跟電勢(shì)差的關(guān)系式，會(huì)用公式WAB3、理解等勢(shì)面的概念。會(huì)畫常見電場(chǎng)的等勢(shì)面。通過論證等勢(shì)面一定垂直于電場(chǎng)線，體會(huì)反證法在推理過程中的應(yīng)用。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：靜電力做功公式WAB教學(xué)難點(diǎn)：靜電力做功公式中正負(fù)號(hào)的應(yīng)用與正負(fù)號(hào)物理意義的理解。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入【提問】如圖所示，分別選取地面和B所在的平面為參考平面，A、B兩點(diǎn)的高度差是否改變？【提問】選取不同的參考平面，從A到B重力做的功是否改變？【提問】影響重力做功大小的是A、B兩點(diǎn)的高度值，還是A、B兩點(diǎn)之間高度的差值呢？【提問】類似的，如圖，某個(gè)電荷在確定的電場(chǎng)中由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，影響靜電力做功多少的因素可能是A點(diǎn)或B點(diǎn)的電勢(shì)值呢？還是A、B兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值呢？思考并回答：不變。思考并回答：不變。思考并回答：高度的差值。對(duì)比并回答：A、B兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值。類比重力做功的大小與兩點(diǎn)間的高度差有關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生思考電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做功的大小與兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差有關(guān)。為引入電勢(shì)差的概念做好鋪墊。環(huán)節(jié)一電勢(shì)差【講述】電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)之間的差值叫做電勢(shì)差。類比于引力場(chǎng)中重力對(duì)物體做功的情況，在電場(chǎng)中，電勢(shì)差相當(dāng)于重力做功中的兩點(diǎn)間的高度差，也就是兩點(diǎn)相對(duì)于某一零電勢(shì)面的電勢(shì)值的差。符號(hào)：UAB【提問】怎樣計(jì)算電勢(shì)差？【提問】電勢(shì)差的單位是什么？【講述】電勢(shì)差也叫電壓?！咎釂枴侩妱?shì)差是矢量還是標(biāo)量？→雖然電勢(shì)差是標(biāo)量，但它有正負(fù)之分。由UAB若UAB>0若UAB<0【講述】對(duì)電勢(shì)差的幾點(diǎn)理解：描述電勢(shì)差時(shí)，必須指明是哪兩點(diǎn)的電勢(shì)差。如UAB或UBA。電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)。電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，由電場(chǎng)本身的性質(zhì)及初、末位置決定。電勢(shì)差的正負(fù)不表示方向，表示電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的相對(duì)高低。推論：UAC＝UAB＋UBC【提問】電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，求電場(chǎng)力做的功？→靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系：U→電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)力做的功與電荷量q的比值?！耸竭m用于恒力和變力做功?！咎釂枴咳绻J(rèn)為A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差由WAB和q的數(shù)值決定，你認(rèn)為這種想法正確嗎？【提問】電勢(shì)差與電勢(shì)有何聯(lián)系、區(qū)別？【講述】應(yīng)用UAB=W加下標(biāo)時(shí)：WAB、q、UAB都有正負(fù)，計(jì)算時(shí)都要帶正負(fù)號(hào)。不加下標(biāo)：將各物理量均取絕對(duì)值代入，然后再由題意分析判斷兩點(diǎn)間的電勢(shì)高低關(guān)系或電場(chǎng)做功的正負(fù)?！咎釂枴快o電力做功的常用求法有哪些？功的定義法：W＝FLcosθ或W＝qELcosθ適用勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差法：WAB＝qUAB電勢(shì)能變化法：WAB＝EPA－EPB動(dòng)能定理：W電+W其他力=ΔEK注意：方法（2）、（3）、（4）適用于任何電場(chǎng)【例題】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中把×109C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功1.6×107J。再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做功×107J。（1）A、B、C三點(diǎn)中，哪點(diǎn)電勢(shì)最高？哪點(diǎn)最低？（2）A、B間，B、C間，A、C間的電勢(shì)差各是多少？（3）把1.5×109C的電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做多少功？（4）根據(jù)以上所得結(jié)果，定性地畫出電場(chǎng)分布的示意圖，標(biāo)出A、B、C三點(diǎn)可能的位置?！窘馕觥浚?）電荷從A移動(dòng)到B，靜電力做正功，所以A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高。電荷從B移動(dòng)到C，靜電力做負(fù)功，所以C點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高。但C、B間電勢(shì)差的絕對(duì)值比A、B間電勢(shì)差的絕對(duì)值大，所以C點(diǎn)電勢(shì)最高，A點(diǎn)次之，B點(diǎn)電勢(shì)最低。（2）A、B間電勢(shì)差：B、C間電勢(shì)差：A、C間電勢(shì)差：（3）負(fù)電荷從A移動(dòng)到C時(shí)，靜電力做功（4）A、B、C三點(diǎn)在電場(chǎng)的示意圖可能是：C＞A＞B，UAC＞UAB【提問】根據(jù)以上例題第（4）問的結(jié)果，定性畫出了電場(chǎng)分布的示意圖，標(biāo)出了A、B、C三點(diǎn)可能的位置?！翱赡堋闭f明還有其他位置符合要求，這些位置在哪里呢？引導(dǎo)：設(shè)A不動(dòng)，能不能再找出一個(gè)位置B′，讓點(diǎn)電荷從A移動(dòng)到B′靜電力做的功與點(diǎn)電荷從A移動(dòng)到B靜電力做的功相等？方案一：不正確。WAB′=WAB+WBB′，WBB′≠0∴WAB′≠WAB方案二：正確。WAB′=WAB+WBB′，WBB′=0∴WAB′=WAB理解概念。根據(jù)定義回答：U→U→U思考并回答：與電勢(shì)的單位相同，伏特。對(duì)初中所學(xué)電壓概念作進(jìn)一步的理解、認(rèn)識(shí)。思考并回答：標(biāo)量。理解電勢(shì)差的正負(fù)號(hào)的含義。在上一節(jié)分析及之前分析的基礎(chǔ)上理解電勢(shì)差的概念。推導(dǎo)并回答：WAB＝－Ep＝EpA－EpB＝qA－qB＝q(A－B)＝qUAB對(duì)UAB思考并回答：電勢(shì)差的大小與試探電荷無關(guān)，電勢(shì)差由場(chǎng)源電荷和兩點(diǎn)的位置決定。思考并完成表格。對(duì)UAB=W回顧以往所學(xué)內(nèi)容，并作答。閱讀、分析并嘗試解答。結(jié)合電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)進(jìn)行思考。思考并回答：能找到。觀察方案，做出判斷。觀察方案，做出判斷。在前面分析的基礎(chǔ)上引入電勢(shì)差的概念，并根據(jù)定義得到計(jì)算式。根據(jù)定義和上一節(jié)所學(xué)電勢(shì)的概念，得到電勢(shì)差的單位。聯(lián)系初中所學(xué)內(nèi)容，對(duì)電壓的概念做進(jìn)一步的解釋。分析電勢(shì)差的標(biāo)矢性，特別是分析電勢(shì)差正負(fù)號(hào)的含義。在前面一系列分析的基礎(chǔ)上，明確對(duì)電勢(shì)差的幾點(diǎn)理解，幫助學(xué)生對(duì)電勢(shì)差形成較為系統(tǒng)的認(rèn)知。推導(dǎo)靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系式，并進(jìn)行分析理解，使學(xué)生對(duì)新舊知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)合理解。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)UAB引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電勢(shì)和電勢(shì)差進(jìn)行對(duì)比分析，加深學(xué)生對(duì)這兩個(gè)物理量的認(rèn)識(shí)。規(guī)范UAB=適時(shí)總結(jié)，便于學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中按照具體情況選擇合適的公式。通過例題，幫助學(xué)生在具體情境中應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容。拓展提問，引出后續(xù)內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生在上一節(jié)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)不同的方案，為引入等勢(shì)面做鋪墊。環(huán)節(jié)二等勢(shì)面【提問】如果把電勢(shì)相同的各點(diǎn)連接起來會(huì)是什么樣呢？→在電場(chǎng)中，電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫作等勢(shì)面。【展示】勻強(qiáng)電場(chǎng)的等差等勢(shì)線?！咎釂枴扛鶕?jù)正點(diǎn)電荷電場(chǎng)線的分布，其等勢(shì)面是怎樣的？【展示】等高線?！菊故尽控?fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面?！菊故尽康攘客N電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面?！菊故尽康攘慨惙N電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面?！菊故尽坎灰?guī)則形狀帶電體電場(chǎng)的等勢(shì)面?！咎釂枴康葎?shì)面有何特點(diǎn)？在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力不做功。電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，且由高電勢(shì)指向低電勢(shì)。兩等勢(shì)面一定不相交。兩個(gè)相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差是相等的，這樣的等勢(shì)面叫做等差等勢(shì)面。等差等勢(shì)面密的地方場(chǎng)強(qiáng)大，等差等勢(shì)面稀疏的地方場(chǎng)強(qiáng)小?！倦S堂練習(xí)】思考并回答：電勢(shì)相同的各點(diǎn)形成一個(gè)平面，在此面上移動(dòng)電荷時(shí)，W=0，W=qU∴U=0V觀察圖片，總結(jié)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等差等勢(shì)線的特點(diǎn)。分析并繪制正點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面分布?；仡櫟乩韺W(xué)科的等勢(shì)面概念，并與等勢(shì)線概念作對(duì)比。觀察圖片，總結(jié)負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面的特點(diǎn)。觀察圖片，總結(jié)等量同種電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面的特點(diǎn)。觀察圖片，總結(jié)等量異種電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面的特點(diǎn)。觀察圖片中不規(guī)則形狀帶電體電場(chǎng)的等勢(shì)面。在前面一系列分析的基礎(chǔ)上加以總結(jié)。練習(xí)鞏固本節(jié)知識(shí)點(diǎn)。進(jìn)一步提問，為引入等勢(shì)面做鋪墊。分析各種電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布，總結(jié)等勢(shì)面的分布規(guī)律。結(jié)合以往所學(xué)知識(shí)點(diǎn)加以分析，幫助學(xué)生通過實(shí)操體驗(yàn)等勢(shì)面的分布規(guī)律。與地理學(xué)科的等高線概念作對(duì)比，幫助學(xué)生更直觀地理解等勢(shì)面概念。繼續(xù)觀察分析另外幾種常見電場(chǎng)的等勢(shì)面分布情況，逐步總結(jié)等勢(shì)面的分布特點(diǎn)。在對(duì)幾種常見電場(chǎng)的等勢(shì)面分布特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上總結(jié)等勢(shì)面的特點(diǎn)，幫助學(xué)生加深對(duì)等勢(shì)面的理解和認(rèn)識(shí)。課堂總結(jié)一、電勢(shì)差：1、類比高度差，引入電勢(shì)差概念2、電勢(shì)差的概念：定義、公式UAB3、對(duì)電勢(shì)差的5點(diǎn)理解4、靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系：U5、對(duì)電勢(shì)差正負(fù)號(hào)的認(rèn)識(shí)二、等勢(shì)面：1、等勢(shì)面的概念2、常見電場(chǎng)的等勢(shì)面分布特點(diǎn)3、等勢(shì)面的特點(diǎn)板書設(shè)計(jì)§10.2電勢(shì)差1、電勢(shì)差：兩點(diǎn)電勢(shì)之間的差值。①UAB=②單位：伏特③標(biāo)量，正負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)的相對(duì)高低④相對(duì)性⑤UAC＝UAB＋UBC⑥U⑦靜電力做功：W＝FLcosθ或W＝qEL