人教版(新教材)高中物理必修3优质教学设计1：10.2 电势差教案

10.2 电势差第一课时一、三维目标（一）知识与技能理解电势差的概念；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；（二）过程与方法知道电势和电势差的关系；（三）情感态度与价值观培养学生概括、归纳、类比的能力和抽象思维能力。

二、教学重点电势差的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算。

三、教学难点电势差的定义（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。

四、教学方法1．学案导学2．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习五、课前准备1．学生的学习准备：预习课本相关章节。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

六、教学过程(一)课前：以练导学，找出不会的首先，我们一起来对本节课的知识进行梳理，并对预习效果进行检测。

『知识梳理』（幻灯片展示，学生集体回答）1.定义电场中两点间电势的①差值叫作电势差,也叫②电压,U AB=③φA-φB,U BA=④φB-φA。

2.单位电势差的单位与电势单位相同,在国际单位制中为⑤伏特。

3.特征选择不同位置为电势零点,电场中某点的电势的数值可能⑥不同,但电场中某两点间的电势差却⑦保持不变。

4.电势差与静电力做功的关系式:U AB=⑧。

『预习效果检测』（幻灯片展示，学生单独回答）1.如图所示,MN为电场中某一条方向向右的电场线,在线上取两点a、b,今将一电荷+q从a移到b则()。

A.电场力做正功,+q的电势能增加B.电场力做负功,+q的电势能增加C.电场力做正功,+q的电势能减少D.电场力做负功,+q的电势能减少『答案』C2.下列关于电势差和电场力做功的说法中正确的是()。

A.电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定B.电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电量决定C.电势差是矢量,电场力做的功是标量D.在匀强电场中,与电场线垂直方向上任意两点的电势差为零『答案』BD3.下列说法中正确的是()。

A.重力做功与路径无关,与移动物体的初末位置的竖直高度差有关,即W AB=mgh ABB.静电力做功与路径无关,与移动电荷的初末位置的电势差有关,即W AB=qU ABC.重力对物体做正功,其重力势能减少,做负功则重力势能增加D.静电力对正电荷做正功,正电荷电势能减少,对负电荷做正功,负电荷电势能减少『答案』ABCD4.如图所示,φA=1 V,φB=6 V。

(1)一带电荷量为4.0×10-9C的正电荷由A点移动到B点,电场力所做的功是多少?电势能是增加还是减小?电势如何变化?(2)如果带电荷量q=-2×10-9 C的负电荷由A点移动到B点,电场力所做的功是多少?电势能是增加还是减小?电势如何变化?『答案』(1)-2×10-8 J电势能增加电势增大(2)1×10-8 J电势能减小电势增大目的：预习检查、总结疑惑，检查落实了学生的预习情况，并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

根据同学们的预习情况，下面我们针对性的对本节课的重难点内容的进行探讨和学习。

（二）课中：以练激学，学会不会的『合作探究、精讲点拨』探究1: 电势与电势差如图甲所示,竖直线上有A、B两点,若取地面为参考平面,则A点的高度为h A=0.7 m,B点的高度为h B=2.3 m,A、B两点间的高度差为Δh=h B-h A=1.6 m;若取桌面为参考平面,则A点的高度为h A'=-0.2 m,B点的高度为h B'=1.4 m,A、B两点之间的高度差为Δh'=h B'-h A'=1.6 m,由此可见,选择不同的参考平面,A、B两点的高度是不同的,即某一位置的高度具有相对性,但两点之间的高度差是一定的,跟参考平面的选择无关。

(1)如图乙所示,把B板接地(φB=0),A板电势φA=8 V,M点电势φM=6 V,N点电势φN=2 V,则M、N两点间电势差U MN是多少?(2)在(1)问中,如果将A板接地(φA=0),则B、M、N点电势各是多少?M、N两点间电势差U MN 是多少?(3)什么是电势的相对性?两点间的电势差的数值与零电势的位置选取有关吗?同一等势面上两点的电势差是多少?(4)U MN与U NM有什么关系?电势差的正负表示什么意义?教师点拨：利用电学公式计算时应该分清矢量式和标量式。

在应用E=、F=k、E=k等矢量式求矢量大小时电荷q的正负号不能代入公式,矢量的方向应该另外通过情景分析得出;在应用E p=φq、W AB=U AB q等标量式计算标量时各个标量的正负号都应该代入公式。

探究2:静电力做功与电势差的关系如图所示,在电场中将电荷q从A移动到B,静电力做的功W AB等于电荷在A、B两点的电势能之差。

(1)阅读教材相关内容,推导静电力做功与电势差的关系。

(2)A、B两点电势差U AB跟W AB、q有关吗?由什么决定?静电力做功W AB跟q、U AB有关吗?(3)说说计算静电力做功的方法有哪些。

教师点拨：只有静电力做功,只发生电势能和动能之间的相互转化,电势能和动能之和保持不变,它们之间的大小关系为:W电=-ΔE电=ΔE k。

解题时关键要注意静电力做功与电荷电性、电势差正负值之间的关系。

探究3:电势差与运动相结合如图所示,质量为m、带电荷量为q的小球,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,小球通过电场中B点时,速率v B=2v0,方向与电场的方向一致。

问:(1)小球沿竖直方向做什么运动?B点竖直高度h为多大?(2)A、B两点间电势差为多大?『分析』在竖直方向上重力是恒力,由于是匀强电场,在水平方向上静电力也是恒力,小球在竖直方向和水平方向都是匀变速直线运动。

『解析』(1)因为竖直方向只受重力作用,所以小球在竖直方向做匀减速直线运动。

竖直方向上:=2gh,所以h=。

(2)由动能定理:qU AB-mgh=m(2v0)2-m得U AB=。

『答案』(1)匀减速直线运动(2)『展示、质疑、点拨』学生展示、质疑。

教师点拨：涉及带电体在电场中运动时,一是要注意利用动力学知识,静电力有自身的特点,但作用效果与重力、弹力、摩擦力等各种力的效果相同;二是要注意各种性质的力做功与相应的势能的改变量之间的关系,要善于从能的转化角度分析问题。

『当堂检测』1.下列关于电势差的说法中正确的是()。

A.两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时,静电力所做的功B.1 C的正电荷从电场中一点移到另一点,如果静电力做了1 J的功,那么这两点间的电势差就是1 VC.在两点间移动电荷时,静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关D.两点间的电势差跟放入这两点的电荷的电荷量成反比『解析』根据U AB=知,两点间的电势差等于在两点间移动单位电荷时静电力做的功,但与移动的电荷及放不放电荷均无关,故A、D两项错误,B项正确;而静电力做的功(W AB=qU AB)既与两点间的电势差有关,又与移动的电荷量有关,所以C项错误。

『答案』B『点评』电荷移动时,电势差与电势能的变化无关,电势能的变化与静电力做功有关。

2.在电场中,已知A、B两点间的电势差U AB>0,那么()。

A.把负电荷从A点移到B点,静电力做负功B.把负电荷从A点移到B点,静电力做正功C.把正电荷从B点移到A点,静电力做负功D.把正电荷从B点移到A点,静电力做正功『解析』A、B两点间的电势差U AB=-U BA>0。

负电荷从A点移到B点静电力做功W=qU AB<0,为负功;正电荷从B点移到A点静电力做功W=qU BA<0,为负功。

『答案』AC『点评』U AB=φA-φB,是指从A点到B点的电势差。

3.如图所示,某电场的等势面用实线表示,各等势面的电势分别为10 V 、6 V 和-2 V ,则U AB = ,U BC = ,U CA = 。

『解析』A 、B 两点在同一等势面上,则有φA =φB ,故U AB =10 V-10 V=0B 、C 间的电势差U BC =10 V-(-2 V)=12 VC 、A 间的电势差U CA =-2 V-10 V=-12 V 。

『答案』0 12 V -12 V『点评』电势差就是电势之差,但要记住是前面的电势减后面的电势。

4.电荷量为3×10-8 C 的试探正电荷从电场中的A 点移到B 点时,它的电势能减少了6×10-7 J,则在这个过程中,静电力对试探电荷做了 J 的 (选填“正”或“负”)功,A 、B 两点之间的电势差为 V 。

『解析』由W AB =E p A -E p B 知,W AB =6×10-7 J,静电力做正功。

由W AB =U AB ·q 知:U AB ==V =20 V 。

『答案』6×10-7 正 20『点评』在计算中要注意标量的正负号。

『课堂小结』1、电势差和电势的概念；2、电势差和电势的区别；3、应用AB AB qU W 计算时的注意事项。

（三）课后：以练固学，巩固学会的1、基础达标为必做题，其它为选做题2、发导学案、布置预习『板书设计』七、教学反思。