广东省陆河外国语学校高中物理《1.4 电势和电势差（3课时）》教案 粤教版选修31.doc

广东省陆河外国语学校高中物理1.4 电势和电势差（3课时）教案（粤教版选修3-1）一、教学目标1、知识与技能（1）理解电势差的概念及期 定义式，会根据电荷q在电场中移动时电场力所做的功wab计算uab，会根据电势差uab计算电荷q在电场中移动时电场力所做的功wab=quab（2）理解电势的概念，知道电势与电势差的关系，知道电势的值与零电势的选择有关。（3）知道在电场中沿着电场线的方向电势越来越低。（4）知道什么是电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系。2、过程与方法培养学生的分析能力、综合能力。3、情感态度与价值观使学生能从类似的事物中找出共性。二、教学重难点1、电势、电势差的概念。2、电势、电势差、电势能、电场线之间的关系。3、等势面的画法。三、教学难点1、电势、电势差的概念。2、电势、电势差、电势能、电场线之间的关系。四、教学与教法类比法、归纳法、问题解决法五、教学器具：多媒体六、课时安排：3课时教学过程（第一课时）一、新课引入一个带正电的小球处于匀强电场中，会受到电场对它的力的作用，受力的方向如何呢？受力的大小呢？（feq）。电荷在电场中受力的作用，我们引入了描述电场力的性质的物理量，场强e。它是与有无电荷q无关的物理量，是由电场本身决定的物理量。如果将带电小球从点移动到时，电场力对电荷做功吗？从本节课开始，我们从功和能的角度来研究电场。学习与电场能量有关的几个物理量（展示课题）二、进行新课电场力做功的问题我们不熟悉，但重力做功的问题。下面我们将从重力做功的问题出发来类比研究电场力做功。（一）电场力做功与路径无关 （出示重力做功与路径无关的图）物体在重力作用下，从沿不同的路径运动到位置，重力做功匀为mgh，与路径无关。与此类似，电荷在匀强电场中受力的作用，把电荷从移到电场中的位置时，也可以沿不同的路径运动。类似重力做功，电场力做功也与运动路径无关。这个结论是从匀强电场得到的，对于非匀强电场也适用。所以我们在后面的课程中，研究电荷在电场中移动时，电场力做功的问题，可以认为电荷沿直线运动到另一位置。这是电场力做功的一个特点。（二）电势差（1）定义：电荷在电场中由一点a移动到另一点b时，电场力所做的功与电荷电量q的比值，叫做a、b两点间的电势差，用表示a、b间的电势差。即 ，电势差单位为伏特（v）。 （2）定义式中，为q从初位置a移到末位置b电场力做的功，可为正值，也可为负值，q为电荷所带电量，正电荷取正值，负电荷取负值。 （电势差也叫电压） （3）电场中两点的电势差，由这两点本身的初、末位置决定。与在这两点间移动电荷的电量、电场力做功的大小无关（比值定义法）。在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值，不能认为与成正比，与q成反比。只是可以利用、q来测量a、b两点电势差。 （4）公式适用于任何电场。 两点说明： 由比值定义式可以看出，在数值上等于单位正电荷由a移到b点时电场力所做的功。若电场对单位正电荷做正功，为正值；若电场对单位正电荷做负功，则为负值。 讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点（两位置）的电势差。a、b间的电势差记为，b、a间的电势差记为，一电荷q在电场中由a到b做的功与从b到a做的功存在关系：，所以。电势差有正负，电势差的正负仅表示电场中两点电势的高低，如，说明a点的电势比b点的电势高6v。（三）、电势. 定义：在电场中选一个参考点p（零电势点），电场中某点a跟参考点间的电势差，就叫该点的电势，即 。 而 得 . 即电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功。 （1）电势的相对性。 电势是相对的，根据公式，只有先确定了某点的电势为零以后，才能确定电场中其他点的电势。 电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关。在理论确定中，对不是无限大的带电体产生的电场，选择无限远处为零电势；在处理实际问题中，又常取大地为零电势，对于给定的电场，电场中一点只能对应着一个电势。 （2）电势的固有性。 电势是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点处的大小是由电场本身的条件决定的，与在该点处是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如前面学过的电场强度，电势差。 （3）电势是标量。 电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值，正值表示该点电势高于零电势；负值表示该点电势低于零电势。显然，电势的符号只表示大小，不表示方向。 当规定无限远处的零电势点后，正电荷产生的电场中各点的电势为正值，负电荷产生的电场中各点的电势为负值。且越靠近正电荷的地方电势越高，越靠近负电荷的地方电势越低。 （4）电势与电势差的关系 电场中各点的电势虽是由电场本身确定，但它的数值大小又与零电势点的选择有关，是相对量；两点间的电势差是由电场中两点的位置决定的，两点电势差的数值是固定不变的，它不随零电势点的不同而改变。（第二课时）1、电势能 （1）电势能定义：电荷在电场中由于受电场作用而具有由位置决定的能叫电势能。 （2）电场力做的功与电势能的变化。 电场力对电荷做了功，电势能就发生变化。电场力对电荷做了多少功，就有多少电势能转化为其他形式的能，电荷克服电场力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电势能，也就是说，电场力做的功是电势能转化为其他形式的能的量度。 电荷在电场中a点具有的电势能为，在b点具有的电势能为，电荷从a到b电场力做的功就等于电势能的减少量，即： .（3）电势能的大小和计算重力势能一样，必须取参考点，也就是说，电势能的数值是相对于参考位置来说的。所谓参考位置，就是电势能为零的位置，参考位置的选取是人为的，通常取无限远处或大地为参考点。重要补充 设电荷在电场中某点a的电势能为，移到p点处电场力做功为，则：。规定p为参考点时，就有=0 ，所以 。即：电荷在电场中某点的电势能的大小等于把电荷从该点移到电势能为零的点电场力所做的功。 （4）重力势能和电势能的比较：重力势能电势能 重力做功与路径无关，只与始末位置有关，引出了重力势能 电场力做功与路径无关，只与始末位置有关，引出了电势能 重力做功是重力势能转化为其他形式的能的量度 电场力做功是电势能转化为其他形式的能的量度 重力势能的数值具有相对性，可以是正值，也可以是负值 电势能的数值具有相对性，可以是正值，也可以是负值 2、比较电荷在电场中某两点电势能大小的方法 （1）公式法 。设 . 当时， ，即 . 当时， ，即 .（2）场源电荷判断法 离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小。 离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大。 （3）电场线法 正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。 负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小。 （4）做功判断法 无论正、负电荷，电场力做正功，电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方。反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方。3、电场中电势高低的判断和计算方法 （1）电场线法。沿电场线方向各点电势总是越来越低，逆着电场线方向电势总是逐渐升高。（2）场源电荷判断法。 离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。（3）电场力做功公式判定法。当已知q和时，由公式，即可判定a、b两点的电势高低。（4）根据等势面的分布和数值，都画在同一图上，直接从图上判定电势高低。（5）场源电荷为点电荷时的电势公式判定法： （q为场源电荷，r为该点到参考点的距离）总结为：正电荷在电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小。负电荷在电视高的地方电势能小，在电势低的地方电势能大。4、电势能与电势的关系 （1）电势是反映电场电势能的性质的物理量。还可以从能的角度定义电势：电场中某点的电荷具有的电势能跟它的电荷量的比值，叫做该点的电势，即，或者，某点的电势与该点是否有电荷无关。 （2）正电荷在电势为正值的地方电势能为正值，在电势为负值的地方电势能为负值；负电荷在电势为正的地方电势能为负值，在电势为负的地方电势能为正值。 （3）电势是由电场决定，电势能是由电场和电荷共同决定的。它们都是标量、相对量。当零势点确定以后，各点电势有确定的值。由于存在两种电荷，则在某一点不同种电荷的电势能有的为正值，也有的为负值。 （4）在实际问题中，我们主要关心的是电场中的两点间的电势差和在这两点间移动电荷时电荷电势能的改变量，和都与零电势点的选择无关。有关系式： 。5、电势与场强的比较 （1）场强是反映电场力的性质，电势是反映电场能的性质，它们都是由比值定义的物理量，因而它们都是由电场本身确定的，与该点放不放电荷无关。 （2）电场强度是矢量，电场确定后，各点的场强大小和方向都唯一地确定了（即各点场强大小有确定的值）；而电势是标量，是相对量。电场确定后，各点电势的数值还可随零电势点的不同而改变。 （3）电场线都能描述它们，但又有所不同： 电场线的密集程度表示场强的大小，电场线上各点的切线方向表示场强的方向。 沿电场线的方向，电势越来越低，但不能表示电势的数值。（第三课时）1、等势面 当电势的零点选定后，电场内各点的电势都有确定值。电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。 为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差值相等。2、电场线与等势面的关系 （1）电场线跟等势面垂直。（沿等势面移动电荷电场力不做功）。 （2）沿着电场线的方向电势减小，逆着电场线的方向电势增加。 （3）电场线密的区域等势面密（等势面密的区域场强大）； 电场线疏的区