13.5电势差 电势教案.doc

135 电势差 电势（2课时）第1课时一、教学目标1理解电势差的概念；2会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功；3理解电势的概念；知道电势和电势差的关系；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。二、教学重点、难点1重点：电势差、电势的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算。2难点：电势差的定义（比值）及“在电场中电场力对电荷做功引起电荷的电势能的减少”的认识。重、难点的突破：首先在学生已有基础上引导学生为什么要提出电势差概念，再采用电场与重力场的类比，用类比法研究电场，给出电势差定义，最后讲电势差的应用电功的计算、电场中的功能关系。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。本课教学教师的主导作用尤为重要。三、教学方法：类比教学四、教 具：投影仪、幻灯片五、教学过程：（一）引入新课通过前面的学习，我们知道带电体周围有电场（如图1，点电荷+Q形成的电场），且一般来说不同点的电场强弱不同（EaEb）（匀强电场除外），所以同一电荷放入电场中不同点受到的电场力不同（FaFb），如果电荷q在电场力作用下运动，电场力对电荷会做功。这一节课我们将学习与电场力对电荷做功有密切关系的物理量。力对物体做功，功的计算式如何？应用时应注意什么？（学生答，W=Fscos，F应是恒力）电荷在大多数电场中运动时受到的电场力是变力，变力做功一般不能直接用上面公式。那么，我们怎样去求电场力对电荷做的功呢？为此，我们研究电场时就又引入了一个重要的物理量电势差（板书课题）（置疑，为什么要提出电势差？引起学生学习兴趣）。（二）进行新课1电势差本课要学习的电势差是电学中一个很重要的物理量，这里讲的电势差就是初中学过的电压（使学生不感到陌生）。但初中电学中没给它下过确切定义。电流做功与哪些因素有关？W=UIt或W=（U2/R）t=I2Rt电流通过导体做功是与电压（电势差）有关。而电流做功，实则是电场力作用下移动电荷做功。由此可见，电势差与电场力做功有关（将两者联系起来为学习电势差做准备），那么，电势差与电场力做功有什么关系？我们先回顾一下，物体在重力作用下，从位置高处向位置低处移动，移动物体过程中重力要做功。而移动电荷电场力也要做功，两者非常类似。我们可以用类比法来加以研究。移动物体重力做功的多少，跟这两处的高度差有关系，质量为m的物体在高度差为h的两位置间（a、b），在由高到低的移动过程中，重力对物体所做的功W正比于高度差h。（如图3）（用投影仪投影）即W=mgh Wh W/m=恒量（gh）恒量与W、m无关。与此相似，电量为q的电荷在电场中两点间移动过程中，电场力对电荷所做的功W正比于两点间“”差U，W/q也是恒量。因q成倍增加，在电场中受的力也成倍增加，W也成倍增加，比值W/q与W、q无关。即WU W/q=恒量（标在图2旁）反之在重力场中对高度差一定的两位置来说，W/m为恒量（gh）而在电场中，对于电势差一定的两点间来说，W/q也是恒量，电场中的W/q就把它叫做电势差（图2，W/q=U），那么如何定义电势差呢？（让学生讨论、思考、类比归纳）（培养学生归纳能力）（教师归纳）电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟它的电量的比值，叫做这两点间电势差。定义式：几点说明：两点间电势差等于单位正电荷从其中一点移动到另一点电场力所做的功。高度差是由重力场中高、低两位置决定的，与物体质量无关。与其类似，电势差也是由电场中两点位置决定的一个物理量，与电荷电量大小无关。电势差单位伏特，简称伏，符号V，1库正电荷从电场中的一点移动到另一点，如果电场力做了1焦的功，那么这两点间的电势差就是1伏。在两点间电势差为U（电势差容易由仪器测出）的电场中，移动电荷q电场力做功为WAB=qUAB，可很方便地算出（电势差的应用）。这个公式不管电场如何分布，电场力是变力还是恒力都可用来计算电功。例题精讲：见教材128页（投影）2电势在重力场中，取参考平面的高度为零，某物体的位置到参考平面的高度差，称为物体的高度。类似地，我们可以在电场中用电势差定义一个重要的物理量，这就是电势。在电场中选一个参考点，电势为零，电场中某点到该参考点的电势差就等于该点的电势。由电势差的定义可知：电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做得功。说明：电势是相对的，是相对于零势面来说的，一般选大地或无限远为零势面。沿着电场线方向电势降低。如下图所示：将正检验电荷q从A，B，C，各点分别移至无穷远，电场力所做功为WA，WB，WC，且WAWBWC均为正值，WA/qWB/qWC/q。即ABC0，沿着电场线方向电势降低，同理可证负电荷电场也如此。电势是标量，只有大小没有方向。虽是标量但有正负，正的代表比零电势高，负的代表比零电势低，而不代表方向。电势的单位：伏特（V）电势差与电势的关系：两点间电势差等于这两点电势之差。即UAB=A-B3电势能电场与重力场有许多相似之处，物体在重力场中具有能重力势能，与它相似电荷在电场中也具有能电势能，简称为电能。重力做功引起物体重力势能的减少。重力做多少功，重力势能减少多少，Ep=WG减少的重力势能哪里去啦？减少的重力势能转化为动能或其它形式的能。要求学生用类比法得出电场力做功引起物体电势能的减少，电场力做多少功，电荷的电势能就减少多少。定量关系=W电=qU减少的电势能哪里去啦？引导学生思考、分析、举例、归纳减少的电势能转化成电荷的动能或其它形式的能。如，电灯发光，电场力对电荷做功，电势能（电能）转化为动能、光能、内能。（与本课开头的内容连贯起来、前后呼应）例题精讲：129页例题2（投影）（三）总结、扩展1电场中两点间电势差，类同于重力场中的两点间的高度差。电势差U=W/q U与W、q无关，与W、q的比值有关。2电场中某点的电势，类同于重力场中某点的高度。3电势能指电荷在电场中具有的能，类同于重力场中的重力势能。电场力做功，电势能减少，做多少功，电势能减少多少；类同于重力做功，重力势能减少，做多少力功，重力势能减少多少。（四）课堂练习P130练习四（2）、（3）、（7）（五）布置作业1复习本节课文。2把课本130页（1）、（4）、（5）、（6）做在作业上。附 板书设计第五节 电势差 电势1电势差电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟它的电量的比值，叫做两点间电势差定义式：说明电势差仅由电场中两点位置决定，与W、q无关。单位，伏特，符号V电场力做功：WAB=qUAB，注意做功正负的判断。2电势电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做得功。说明：电势与零势面的选取有关。沿着电场线方向电势降低。电势是标量，只有大小没有方向其正负表示电势高低。电势的单位：伏特（V）电势差与电势的关系：两点间电势差等于这两点电势之差。即UAB=A-B3电势能：电荷在电场中具有的能。电场力做功，电势能减少，做多少功，电势能减少多少第2课时一、教学目标1进一步理解电势差的概念；2会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功；3进一步理解电势的概念；知道电势和电势差的关系；4熟练掌握电场力做功与电势能改变的关系。二、教学重点、难点1重点：电势差、电势的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算。2难点：运用所学概念、规律解决实际问题。三、教学方法：讲练结合，启发式教学四、教 具：投影仪、幻灯片五、教学过程：（一）复习提问1什么是电势能？电场力做功与电势能的变化之间关系如何？2什么是电势？电势的零点如何选取？3什么是电势差？写出定义式。电势差与电势的联系及区别如何？引导学生回答：4怎样计算电场力的功？1、电势能定义：电荷在电场中所具有的与电荷位置有关的势能。势能零点：规定无穷远处或大地为势能零点。电场力做功与电势能的变化：电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加。、电势 电势差：（1）定义：电场中某点到该参考点的电势差就等于该点的电势。由电势差的定义可知：电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做得功。（2）电势零点：无穷远处或大地。（3）电势差：电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟它的电量的比值，叫做这两点间电势差。定义式：说明两点间电势差等于单位正电荷从其中一点移动到另一点电场力所做的功。高度差是由重力场中高、低两位置决定的，与物体质量无关。与其类似，电势差也是由电场中两点位置决定的一个物理量，与电荷电量大小无关。电场中两点间的电势差值： UAB=A-B（4）电场力的功 AB=qAB注意功的正负。（二）进行新课1作业讲评根据上节课学生作业中出现的问题进行适当评析。2例题精讲【例1】将一个电量为-210-9C的点电荷从电场中的N点移到M点，需克服电场力做功1410-9J，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？解析：（1）WNM=-1410-9J，UNM=7V（2）WMN=1410-9J，UMN=-7V说明：注意电势差的正负。【例2】如图所示，在电场线上有A、B、C三点，设C点接地，将1C的正电荷由A移到C点，电场力做功为5J；再将该电荷由B移到C点，电场力做功为-5J，求A、B两点的电势A、B分别是多大？。 。 。 A C B E解析：A=5V B=-5V归纳：1AB，AB=5-（-5）=10V又=10V，UAB=A-B2沿电场线方向电势降低。A C B。 。 。 A=5VB=0C=2V【例3】如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，将q=-610-6C的点电荷由A移到B点，电场力做什么功？做多少功？电势能变化了多少？再将该电荷由B移到C点，电场力做什么功？做多少功？电势能变化了多少？A、分别是多大？解析：（1）由A移到B点时，UAB=A-B=5V电场力的功 AB=qAB=310-5J即电场力做负功，电势能减少了310-5J。（2）由B移到C点时，UBC=B-C=-2V电场力的功 BC=qBC=1.210-5J即电场力做负功，电势能减少了1.210-5J。归纳：1用W=qU计算时各量也可以采用绝对值运算，功的正负可根据电场力方向与电荷移动方向的关系来确定。2电场中任意两点间的电势差与零电势点的选取无关。（三）课堂练习1若带正电荷的小球只受到电场力作用，则它在任意一段时间内 （ ）A一定沿电力线由高电势处向低电势处运动；B一定沿电力线由低电势处向高电势处运动；C不一定沿电力线运动,但一定由高电势处向低电势处运动；D不一定沿电力线运动,也不一定由高电势处向低电势处运动。2如图所示，Q是带正电的点电荷，P1和P为其电场中的两点。若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，U1、U2为P1、P2两点的电势，则( )AE1E2，U1U2BE1E2，U1U2CE1E2，U1U2DE1E2，U1U23A、B两带电小球，A固定不动，B的质量为m。在库仑力作用下，B由静止开始运动。已知初始时，A、B间的