2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第一章 第5節(jié) 電勢(shì)差 教案1.doc

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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第一章 第5節(jié) 電勢(shì)差 教案1三維目標(biāo)知識(shí)與技能1理解電勢(shì)差的概念；2計(jì)算點(diǎn)電荷在電場(chǎng)力作用下，從電場(chǎng)中一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功。過程與方法1通過類比法教學(xué)，使學(xué)生理解電勢(shì)差的概念；知道電勢(shì)和電勢(shì)差的關(guān)系。2應(yīng)用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系式。情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生概括、歸納、類比和抽象思維能力。教學(xué)重點(diǎn)電勢(shì)差的概念，電勢(shì)能的改變與電場(chǎng)力做功的關(guān)系，電功計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)電勢(shì)差的定義及在電場(chǎng)中電場(chǎng)力對(duì)電荷做功引起電荷的電勢(shì)能的減少的認(rèn)識(shí)。教學(xué)方法歸納推理法、講授法。教學(xué)用具：課件、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過程新課導(dǎo)入上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了靜電力做功的特點(diǎn)，從靜電力做功的角度學(xué)習(xí)了電勢(shì)能和電勢(shì)的概念。下面簡(jiǎn)要回顧一下上節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容。（投影）1靜電力做功的特點(diǎn)：在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力所做的功只與電荷的_有關(guān)，與電荷_無關(guān)，即電場(chǎng)力做功與重力做功有著相同的特點(diǎn)。因此電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能叫做_。（起始位置和終止位置；移動(dòng)路徑；電勢(shì)能）2電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：電場(chǎng)力做_時(shí)，電荷的電勢(shì)能_；電場(chǎng)力做_時(shí)，電荷的電勢(shì)能_。電場(chǎng)力做功的多少等于 _。寫出電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，靜電力所做的功與電荷在兩點(diǎn)的電勢(shì)能變化的關(guān)系式_。（正功；減少；負(fù)功；增加；電勢(shì)能的減少量；WABEPAEPB）3電勢(shì)能：電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移到_位置時(shí)所做得功。通常把_的電勢(shì)能規(guī)定為零。（零勢(shì)能；無限遠(yuǎn)處或大地）4電勢(shì)：電場(chǎng)中某一點(diǎn)，電荷的_，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。公式：_。電場(chǎng)線指向電勢(shì)_的方向。電勢(shì)是個(gè)相對(duì)的量，某點(diǎn)的電勢(shì)與_的選取有關(guān)。因此電勢(shì)有正、負(fù)，表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)高還是低。通常把_的電勢(shì)規(guī)定為零。（電勢(shì)能與其電荷量的比值；EP/q；降低；零電勢(shì)點(diǎn)；無限遠(yuǎn)處或大地）學(xué)生思考并回答以上問題。用不同的位置作為測(cè)量高度的起點(diǎn)，同一地方的高度的數(shù)值就不相同，但兩個(gè)地方的高度差卻保持不變。同樣道理，選擇不同的位置作為電勢(shì)零點(diǎn)，電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)的數(shù)值也會(huì)改變，但電場(chǎng)中某兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值卻不變。正是因?yàn)檫@個(gè)緣故，在物理學(xué)中電勢(shì)的差值往往比電勢(shì)更重要。那么，電勢(shì)的差值與靜電力做功和電荷的電勢(shì)能之間有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這個(gè)問題。新課教學(xué)一、電勢(shì)差（又叫電壓）1概念電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值，叫做電勢(shì)差，也叫電壓。2表達(dá)式設(shè)電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)為A，B點(diǎn)的電勢(shì)為B，則它們之間的電勢(shì)差可以表示成UABAB也可以表示成UBABA顯然UABUBA3單位電勢(shì)差的單位與電勢(shì)的單位相同，在國際單位制中為伏特，符號(hào)V，1V1J/C。4電勢(shì)差是標(biāo)量電勢(shì)差是標(biāo)量，但兩點(diǎn)間電勢(shì)差可以是正值，也可以是負(fù)值。當(dāng)A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高時(shí)，UAB為正值，UABAB0，UBABA0，UBA則為負(fù)值。有時(shí)我們只關(guān)心兩點(diǎn)間的電勢(shì)差的大小，不區(qū)分UAB和UBA，都簡(jiǎn)寫成U。【思考與討論】電勢(shì)的數(shù)值與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，電勢(shì)差的數(shù)值與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)嗎？為什么？這與力學(xué)中學(xué)過的哪個(gè)概念相似？電勢(shì)差的數(shù)值與零電勢(shì)的選取無關(guān)，與力學(xué)中的高度差相似。二、靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系1靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系電荷q從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，由靜電力做的功WAB等于電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差。由此可以導(dǎo)出靜電力做的功與電勢(shì)差的關(guān)系WABEPAEPBqAqBq(AB)qUAB即WABqUAB或（電勢(shì)差的定義式，量度式）因此，知道了電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差，就可以很方便地計(jì)算在這兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做的功，而不必考慮靜電力和電荷移動(dòng)的路徑，且對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)和百勻強(qiáng)電場(chǎng)都適用?！舅伎寂c討論】UAB由什么決定？WAB什么決定？UAB僅由電荷移動(dòng)的兩位置A、B決定，與所經(jīng)路徑，WAB、q均無關(guān)。而WAB卻由q、UAB決定。這些也可由比值定義法定義概念的共性規(guī)律中得到。2說明（1）電勢(shì)差的物理意義電勢(shì)差UAB與q、WAB均無關(guān)，僅與電場(chǎng)中A、B兩位置有關(guān)，故電勢(shì)差反映了電場(chǎng)本身的性質(zhì)。電勢(shì)差反映了電場(chǎng)本身兩點(diǎn)的能的性質(zhì)。如果q為單位正電荷，則UAB在數(shù)值上等于WAB，可見，電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB，在數(shù)值上等于單位正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功WAB。故電勢(shì)差的值即為電場(chǎng)力作用下兩點(diǎn)間移動(dòng)1庫侖的正電荷電場(chǎng)力做的功。（2）應(yīng)用WABqUAB時(shí)的兩種思路可將q、UAB，連同正負(fù)號(hào)一同代入，WAB0，電場(chǎng)力做正功，WAB0，電場(chǎng)力做負(fù)功；將q、UAB的絕對(duì)值代入，功的正負(fù)依據(jù)電場(chǎng)力的方向和位移（或運(yùn)動(dòng)）方向來判斷。三、電勢(shì)與電勢(shì)差的比較1電勢(shì)差是電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值，UABAB，UBABA。2電勢(shì)的數(shù)值是相對(duì)的，電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)的大小，與選取的零電勢(shì)點(diǎn)有關(guān)；電勢(shì)差的數(shù)值是絕對(duì)的，電勢(shì)差的大小，與選取的零電勢(shì)點(diǎn)無關(guān)。電勢(shì)是反映電場(chǎng)中一點(diǎn)的性質(zhì)，電勢(shì)差是反映電場(chǎng)中兩點(diǎn)的性質(zhì)。3電勢(shì)和電勢(shì)差都是標(biāo)量，單位都是伏特，都有正負(fù)值。4電勢(shì)的正負(fù)表示該點(diǎn)比參考點(diǎn)的電勢(shì)高或低；電勢(shì)差的正負(fù)表示兩點(diǎn)的電勢(shì)的高低?！纠}1】在電場(chǎng)中把2.0109C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功1.5107J。再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做功4.0107J。（1）A、B、C三點(diǎn)中哪點(diǎn)電勢(shì)最高？哪點(diǎn)電勢(shì)最低？（2）A、B間，B、C間，A、C間的電勢(shì)差各是多大？（3）把1.5109C的電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做多少功？（4）根據(jù)以上所得結(jié)果，定性地畫出電場(chǎng)分布的示意圖，標(biāo)出A、B、C三點(diǎn)可能的位置。解析：（1）電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力做功，所以A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高。電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做負(fù)功，所以C點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高。但C、B間電勢(shì)差的絕對(duì)值比A、B間電勢(shì)差的絕對(duì)值大，所以C點(diǎn)電勢(shì)最高，A點(diǎn)次之，B點(diǎn)電勢(shì)最低。（2）A、B間的電勢(shì)差V75V，A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高75V。B、C間的電勢(shì)差V200V，C點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高200V。A、C間的電勢(shì)差UACAC(AB)(BC)UABUBC125V，故C點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)電勢(shì)高125V。EABC（3）1.875107J，即靜電力做正功1.875107J。（4）電場(chǎng)分布示意圖和A、B、C三點(diǎn)可能的位置如圖。AB【例題2】在如圖所示的電場(chǎng)中，把點(diǎn)電荷q21011C，由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功WAB41011J。A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBA等于多少？B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBA等于多少？ 解析：由電勢(shì)差的定義式可知V2VV2V【例題3】在如圖所示的電場(chǎng)中，已知A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB10V。AB（1）電荷q4109 C由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功是多少？電勢(shì)能是增加還是減少？（2）電荷q2109 C由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功是多少？電勢(shì)能是增加還是減少？解析：從圖中電場(chǎng)線的方向知道，AB，UABAB0，題中給出的UAB為負(fù)值。（1）電荷q4109 C由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功為WABqUAB4109(10)J4108J。正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力的方向與位移的方向相反，電場(chǎng)力做負(fù)功，即克服電場(chǎng)力做功。這時(shí)其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，電勢(shì)能增加。（2）電荷q2109 C由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功為WABqUAB2109(10)J2108J。負(fù)電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力的方向與位移的方向相同，電場(chǎng)力做正功，這時(shí)電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，電勢(shì)能減少?？偨Y(jié)：在應(yīng)用公式WABqUAB進(jìn)行計(jì)算時(shí)，式中的各個(gè)量可以取絕對(duì)值，功的正負(fù)則根據(jù)電場(chǎng)力的方向和位移的方向來判斷。這時(shí)，公式可寫成WqU。不論電場(chǎng)如何分布，電場(chǎng)力是恒力還是變力，都可用WqU來計(jì)算電功。小結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)了電勢(shì)差的概念，了解了電勢(shì)差和電勢(shì)的區(qū)別。學(xué)習(xí)了靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系WABqUAB及計(jì)算時(shí)的注意事項(xiàng)。布置作業(yè)教材第22頁“問題與練習(xí)”。