最新人教版高中物理选修31第一章《电势差》教学设计.docx

最新人教版高中物理选修31第一章《电势差》教学设计.docx

《最新人教版高中物理选修31第一章《电势差》教学设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新人教版高中物理选修31第一章《电势差》教学设计.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最新人教版高中物理选修31第一章《电势差》教学设计

教学设计

5　电势差

本节分析

本节以电势的概念为起点，把地理位置中的两点间的高度差与电场中两点间电势差进行比较，得到高度和电势都具有相对性，它们与参考点的选取有关，但高度差和电势差却保持不变（与参考点的选取无关）．因此，在解决实际应用问题时，电势差比电势更方便．

教材是通过电场力做功与电荷量的比值法定义的电势差．在教学实践中，很多教师和学生公认这一节内容难教难学．物理概念抽象，物理概念之间的联系复杂．而采用比值定义法使学生在理解概念的物理本质上走弯路，两个与电势差无本质关联的物理量（电荷量和电场力做功）的比值不变只能反映出三个物理量之间的数学关系，无法深入探寻电势差的物理意义．所以本教学设计引导学生从比值定义和电场本质两种方法去探究电势差．

学情分析

对电势差概念的引入，若用电场力做功来引入比较具体，且可与力学中做功的概念直接联系起来，教学中采用类比的方法，类比于力学中重力做功，则可以增强知识的感知性，这有助于学生记住公式．在学习过程中，学生应从电势差的本质意义上进行学习和理解，真正掌握电势差的概念．另外，在学习电势差的表达式和定义式时，应该注意下标的使用规则和正负号表示的物理意义．

教学目标

　知识与技能

（1）理解电势差是描述电场的能的性质的物理量．

（2）知道电势差与电势零点的选取无关，熟练应用其概念及定义式进行相关的计算．

（3）知道电势与电势差的关系，熟练掌握电场力做功与电势能变化的关系．

　过程与方法

培养学生的分析能力、抽象思维的能力和综合能力．

　情感、态度与价值观

通过对原有知识的加工及对新旧知识的类比、概括，培养学生自我更新的能力．

教学重难点

　重点：

（1）电势差的概念．

（2）静电力做功公式的推导和该公式的具体应用．

　难点：

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

类比法、推导公式法、讨论法．

教学准备

多媒体辅助教学设备．

教学设计

（一）（设计者：

王洪娜）

教学过程设计

主要教学过程

教学设计

教师活动

学生活动

一、引入新课

【温故知新】

回顾电场中已经学习的几个基本概念：

1.电荷、电场强度、电势、电势能，它们的定义是什么？

是标量还是矢量？

物理意义是什么？

2.在学习电势时，选择不同的位置作为电势零点，电场中某点的电势的数值也会改变，那么，在物理学中，能不能找到一个更能反映电场的能的性质的物理量呢？

（设计意图：

通过复习基本概念，让学生回忆学过的旧知识，便于理解新知识．）

小组讨论交流后，学生代表发言.

二、新课教学

（一）电势差

【情景引入，展示目标】

某电场的等势面如图所示，试画出电场线的大致分布.

若以C点为电势零点，则A点的电势为多少？

D点的电势为多少？

A、D两点的电势相差多少？

若以B点为电势零点，则A点的电势为多少？

D点的电势为多少？

A、D两点的电势相差多少？

小结：

电势是描述电场能的性质的物理量，并且在电场中的不同位置，电势不同，那么不同点的电势的差值就叫做电势差．电势差和哪些因素有关呢？

本节我们就来研究它．教师出示本节的教学目标.

推导：

请根据教材第20页的“电势差的定义”和前面电势能与电场力关系的变化关系，试着推导电势差的定义式.

学生可能出现以下两种推导：

推导一：

根据定义UAB＝φA－φB或者UBA＝φB－φA

推导二：

电荷在电场中从A移动到B时，静电力做的功

WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q（φA－φB）＝qUAB所以UAB＝

【提出问题】

1.据推导一思考：

电势的多少与电势零点的选取有关吗？

电势差与电势零点的选取有关吗？

电势差一定是正值吗？

2.推导二叫做比值法，UAB由什么决定，由WAB、q决定吗？

WAB由q、UAB决定吗？

可以与前面学过的哪个物理量的推导相类比？

如何类比？

3.电势差的物理意义是什么？

4.电势差的单位是什么？

【思考讨论】

如图所示，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），则A点电势为8V，M点的电势为6V，N点电势为2V，M、N两点间的电势差是多少？

如果改为A板接地，B板电势多大？

M、N两点电势各多大？

M、N两点间电势差多大？

【讨论后小结】

1.电势差与电势的关系：

UAB＝φA－φB或者UBA＝φB－φA　UAB＝－UBA

电势的数值与电势零点的选取有关，电势差的数值与电势零点的选取无关.

2.物体在重力作用下从高处向低处移动时，重力做功，对于同一个物体，重力做功越多，高度差越大．与此类似，同一个电荷从一点移动到另一点时，电场力做功越多，就说这两点间的电势差越大.

3.电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两点的位置有关.

电势差的物理意义：

电势差反映了电场本身的性质.

UAB在数值上的含义：

电场力作用下两点间移动1C的正电荷电场力做的功.

4.单位：

伏特．符号：

V.1V＝1J/C.

（设计意图：

通过让学生自主推导电势差的公式，体验探究学习的过程，并且通过思考、讨论题目加深对问题的理解．）

学生观察后回答.

学生看本节学习目标.

学生独立推导，请两位同学在黑板上展示推导过程.

学生独立思考后完成学案，然后讨论交流，提出疑问，小组交流.

学生整理学案.

（二）典型例题与尝试练习

【典型例题】

在电场中把电荷量为2.0×10－9C的正电荷从A点移到B点，电场力做功1.5×10－7J，再把这个电荷从B点移到C点，克服电场力做功4.0×10－7J.

（1）求A、B、C三点中哪点电势最高？

哪点电势最低？

（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？

（3）把－1.5×10－9C的电荷从A移到C，静电力做多少功？

电势能如何变化？

变化多少？

（4）根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置.

【师生总结解题经验与教训】

1.公式中做功要注意正与负，计算时电荷量也要代入电性，否则结果的正负容易弄错.

2.电势差是电场中的电势之差，电势可以任意取，但电势差却不变，就像高度与高度差一样，且电势差可正可负.

【尝试练习】

1．如图所示，Q是带负电的点电荷，A和B为其电场中的两点．若E1、E2为A、B两点的电场强度的大小，φ1、φ2为A、B两点的电势，则（　　）

A.E1＞E2，φ1＞φ2　　　B．E1＞E2，φ1＜φ2

C.E1＜E2，φ1＞φ2　　　D．E1＜E2，φ1＜φ2

2.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荷量决定

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荷量决定

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电势差相等

（设计意图：

让学生通过例题学习解题思路和方法，通过尝试练习检测自己的学习效果．）

学生在学案上尝试自主解答，遇到困难时提交小组交流，然后查阅教材例题解析.

学生整理学案，解决疑问.

三、课堂小结

回顾本节“你学到了什么？

还有什么内容没有学会？

”

四、课后作业

教材问题与练习1～3.

板书设计

5　电势差

一、电势差

1．定义：

电场中两点间电势的差值

2．电势差与电势的关系：

UAB＝φA－φB或者UBA＝φB－φA

UAB＝－UBA

WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q（φA－φB）＝qUAB　　UAB＝

2．电势差的物理意义：

电势差反映了电场本身的性质

3．单位：

伏特　符号：

V　1V＝1J/C

二、典型例题

教学反思

首先在学生已有的基础上引导学生提出电势差概念，运用比值法定义电势差引入概念的教学，以加深对该比值式的理解，并学会熟练应用静电力做功的公式进行相关的计算．通过理论探究找到两点间电势差和电势的关系表达式，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，并能够理解电势差的数值与电势零点面的选取无关．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．

物理教材内容的编排根据学生学习能力发展程度循序渐进地增加知识难度，逐渐提升知识的综合集成度．知识的传授过程可以是重走科学发展的曲折过程，也可以站在科学成果的知识高峰上为学生的攀登指出快捷之路．教学设计要尽量减少弯路和知识迷宫的出现，提高教学效率．

课改后的新教材，电势差概念于电势能、电势概念之后出现，这更符合概念上的递进逻辑关系．新教材的编写，有利于学生对电势差的理解，降低了学习难度．电势差，即电压，在工程技术上，乃至在后续理论中占据重要而显著地位．在一定程度上说，比电势概念更为丰富和重要．所以，教师应该采用高超的教学技巧避免“因简单而忽视”的学习心理倾向．其中，强化W＝qU的运用，突出其优点的教学可能是一个便捷途径．

教学设计

（二）（改编者：

高娜）

教学过程设计

一、引入新课

用不同的位置作为测量高度的起点，同一位置的高度的数值就不相同，但相同两个位置的高度差却保持不变．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．正是因为这个缘故，在物理学中，电势的差值往往比电势更重要．电场中两点间电势的差值，叫做电势差，也叫电压．那么，电势差与静电力做功有什么关系呢？

这就是本节我们要学习的内容．

（设计意图：

用地理的位置高度与电场中的电势作类比，为本节的学习打下基础的同时，也让学生明确了本节的学习目标．）

二、新课教学

（一）电场力做功及电势

【温故知新】

上节我们学习了静电力做功的特点，从静电力做功的角度学习了电势能和电势的概念．下面简要回顾一下上节学习的内容．

问题：

1．静电力做功的特点

2．电势的概念及特点

（设计意图：

既复习了旧知识，又为推导静电力做功与电势差的关系打下了基础．）

（二）电势与电势差

电势差的定义：

电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压．

设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则有

UAB＝φA－φB　或者表示成　UBA＝φB－φA

显然UAB＝－UBA

【提出问题】

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？

2．电势的数值与电势零点的选取有关，电势差的数值与电势零点的选取有关吗？

为什么？

这与力学中学过的哪个概念相似？

（教师活动：

教师组织学生思考、小组交流讨论，然后学生展示交流结论．）

【归纳总结】

电势差UAB可以是正值，表示A点的电势比B点电势高，电势差UAB可以是负值，表示A点的电势比B点电势低．电势的正负与电势零点的选取有关，电势差的正负与电势零点的选取无关．

（三）静电力做功与电势差的关系

在前面的学习中，我们已经得出静电力做功与电势能的变化关系，以及电势能与电势的关系．那能不能试着推导一下静电力做功与电势差的关系呢？

（教师活动：

组织学生推导静电力做功与电势差的关系式，可以让一名同学在黑板上展示推导步骤．）

设一电荷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：

WAB＝EpA－EpB

由电势能与电势的关系φ＝

可得：

EpA＝qφA，EpB＝qφB

所以WAB＝q（φA－φB），即WAB＝qUAB

结论：

知道了电场中两点的电势差，就可以很方便地计算在这两点间移动电荷时静电力做的功，而不必考虑静电荷移动的路径．

【提出问题】

UAB由什么决定，由WAB、q决定吗？

（教师活动：

教师组织学生思考、小组交流讨论，然后学生展示交流结论．）

【归纳总结】

1．UAB仅由电荷移动的两位置A、B决定，与所经路径、WAB、q均无关，但可由UAB＝

计算UAB，其中WAB由q和UAB决定．这些也可由比值定义法定义概念的共性规律中得到．

2．电势差的物理意义：

电势差反映了电场本身的性质．

3．电势差的单位：

伏特，符号V，1V＝1J/C.

4．电势差是标量．

【例题】在电场中把2.0×10－9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.5×10－7J，再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功－4.0×10－7J.

（1）A、B、C三点中哪点电势最高？

哪点电势最低？

（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多少？

（3）把－1.5×10－9C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？

（4）根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置．

（教师活动：

教师引导学生分析、求解．培养学生对概念的理解能力和分析解决问题的能力．可让一名同学用投影仪展示自己的解题步骤，然后师生一起点评．）

【归纳总结】

在应用公式UAB＝

或WAB＝qUAB时，对各物理量的符号的处理方法：

计算时将各量的正、负号代入公式，并根据结果的正、负号进行判断．

三、课堂小结

电场中两点的电势差，由电场本身的初、末位置决定，与在这两点间移动电荷的电荷量、电场力做功的多少无关．在确定的电场中，即便不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值，不能认为UAB与WAB成正比，与q成反比．只是可以利用WAB、q来计算A、B两点电势差UAB.

电场力做功W＝qU.功的大小对给定的电荷来说与其运动路径无关，仅由起始和终止位置的电势差有关，此公式适用于一切电场．

四、课后作业

教材问题与练习1～3.

板书设计

5　电势差

一、电场力做功及电势

二、电势与电势差

1．电势：

φ＝

2．电势差：

UAB＝φA－φB

三、静电力做功与电势差的关系

WAB＝EpA－EpB

WAB＝q（φA－φB）

WAB＝qUAB

教学反思

本节内容可以与学过的重力场中的知识进行类比，引入电势和电势差的概念时，用地理的位置高度与电场中的电势作类比，让学生理解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，但电势差的值不会改变．

在新课的教学过程中以问题的形式引导学生阅读教材并思考、讨论电势差正负的意义，然后让学生根据所学的静电力做功与电势能的变化的关系，推导静电力做功与电势差的关系式，并且用问题的形式引导学生思考、讨论并掌握二者的具体关系．最后用一道涵盖了本节知识的例题检测学生学习的情况，同时也让学生加深对本节知识的掌握．

电学中的物理量多而抽象，学生学习的难度大，其学习态度是否积极非常关键，本节教学中学生的参与度较高，能够积极配合教师讨论相关问题，但如果能够增加学生讨论小组的评价机制，学生的积极性会更高．

电压，也称为电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量．此概念与水位高低所造成的“水压”相似．需要指出的是，“电压”一词一般只用于电路当中，“电势差”和“电位差”则普遍应用于一切电现象当中．电压的国际单位是伏特（V）.1伏特等于对1库仑的电荷做了1焦耳的功，即1V＝1J/C.J/C通常用来代表电压物理量的变量符号，在英文中使用V（Voltage的第一个字母），在国际电化学词汇与一些其他语文中会使用U（拉丁文urgere的第一个字母）．

现行中学物理教材对电势差、电压的定义：

“电场中两点间的电势差值叫做电势差．有时又叫做电压．”有的参考书上电势差也叫电压降．但学生往往把电压与电势差当作同一个物理概念来理解和应用，电压与电势差到底是不是同一个概念？

详细地分析说明，电压与电势差具有不同的涵义，电势差是电压，但电压不一定就是电势差．这正如重力是一种力，而力不一定都是重力的道理是一样的．

电势和电势差是与有势场（即所谓的保守力场）密切联系的物理量．在具有势的静电场和稳恒电场中，任意两点间的电势差值等于电场力从电场的一点沿任意路径将单位正电荷移到另一点所做的功，两点间的电压就是两点间的电势差，并且由这两点的位置决定，即a，b两点间的电压为：

Uab＝Ua－Ub＝

E·dl

式中E可以是静电场、稳电场，Ua、Ub分别是有势场中a、b两点的电势．因此，在静电场和稳恒电场中，电压和电势差是同义词．在非势场中，如由变化的磁场所激发的感应电场中，电势和电势差已失去意义．