高中物理 电势差

电势差

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AB AB qU W =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AB AB qU W =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。

课前准备

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。

教学过程

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】：2010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U AB 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，B 点的电势为，则有

或者表示成

显然

A ϕ

B ϕB A AB U ϕϕ-=A B BA U ϕϕ-=A B AB U U -

=

【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8V，M点的电势为6V，N点电势为2V。

【提出问题】①M、N两点间的电势差U MN是多少伏？N、M两点间的电势差U NM是多少伏?

②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】

①B板接地时，U MN=φM -φN=(6-2)V=4V，U NM=φN–φM=（2-6）V=-4V

②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8V，所以B板的电势等于-8V；M点的电势比A板低2V，所以M点的电势为-2V；N点的电势比A板低6V，所以N点的电势为-6V；M、N两点之间的电势差U MN=φM-φN=[-2-（-6）]V=4V。

【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的电势的高低。

（2）电场中某一点的电势的大小，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W AB 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：

由电势能与电势的关系可得：； 所以：

即

或 q W U AB

AB =

结论：电场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q

W U AB AB =的理解 【提出问题】：U AB 由什么决定？由W AB 、q 决定吗？W AB 由q 、U AB 决定吗？

【交流合作分析】

U AB 仅由电荷移动的两位置A 、B 决定，与所经路径、W AB 、q 均无关，但可由U AB =计算U AB ，而W AB 却由q ，U AB 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U AB 与q 、W AB 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。

PB PA AB E E W -=q E P =

ϕA PA q E ϕ=B PB q E ϕ=)(B A AB q W ϕϕ-=B A AB qU W =q W AB