2019-2020年高中物理 1.4 電勢(shì)差教案 教科版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 1.4 電勢(shì)差教案 教科版選修3-1 教學(xué)目標(biāo)： 1.理解電勢(shì)差的概念及期 定義式，會(huì)根據(jù)電荷q在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力所做的功WAB計(jì)算UAB，會(huì)根據(jù)電勢(shì)差UAB計(jì)算電荷Q在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力所做的功WAB=qUAB 2.理解電勢(shì)的概念，知道電勢(shì)與電勢(shì)差的關(guān)系UAB=A -B ，知道電勢(shì)的值與零電勢(shì)的選擇有關(guān)。 3.知道在電場(chǎng)中沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低。 4.知道什么是電勢(shì)能，知道電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系。 能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、綜合能力。 德育目標(biāo)：使學(xué)生能從類似的事物中找出共性。 教學(xué)重點(diǎn)：電勢(shì)、電勢(shì)差的概念 教學(xué)難點(diǎn)：電勢(shì)、電勢(shì)差的概念的引入 教學(xué)方法：類比法、歸納法、問(wèn)題解決法 教學(xué)過(guò)程： 一、復(fù)習(xí)引入 一個(gè)帶正電的小球處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，會(huì)受到電場(chǎng)對(duì)它的力的作用，受力的方向如何呢？受力的大小呢？ （F＝Eq）。電荷在電場(chǎng)中受力的作用，我們引入了描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，場(chǎng)強(qiáng)E。它是與有無(wú)電荷q無(wú)關(guān)的物理量，是由電場(chǎng)本身決定的物理量。 如果將帶電小球從Ａ點(diǎn)移動(dòng)到Ｂ時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做功嗎？從本節(jié)課開始，我們從功和能的角度來(lái)研究電場(chǎng)。學(xué)習(xí)與電場(chǎng)能量有關(guān)的幾個(gè)物理量（展示課題） 二、新課教學(xué) 電場(chǎng)力做功的問(wèn)題我們不熟悉，但重力做功的問(wèn)題。下面我們將從重力做功的問(wèn)題出發(fā)來(lái)類比研究電場(chǎng)力做功。 （一）電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān) （出示重力做功與路徑無(wú)關(guān)的圖） 物體在重力作用下，從Ａ沿不同的路徑運(yùn)動(dòng)到Ｂ位置，重力做功勻?yàn)閙gh，與路徑無(wú)關(guān)。 與此類似，電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受力的作用，把電荷從Ａ移到電場(chǎng)中的Ｂ位置時(shí)，也可以沿不同的路徑運(yùn)動(dòng)。類似重力做功，電場(chǎng)力做功也與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。這個(gè)結(jié)論是從勻強(qiáng)電場(chǎng)得到的，對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用。所以我們?cè)诤竺娴恼n程中，研究電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做功的問(wèn)題，可以認(rèn)為電荷沿直線運(yùn)動(dòng)到另一位置。這是電場(chǎng)力做功的一個(gè)特點(diǎn)。 （二）電勢(shì)差 1.引入（出示重力做功與重力成正比的圖） 如果我們讓不同的物體先后通過(guò)空間的Ａ、Ｂ兩個(gè)固定的位置。 如：重力為Ｇ物體，做功為Ｗ１＝ＧhＡＢ 重力為Ｇ２＝２Ｇ……Ｗ２＝…２ＧhＡＢ…… 則：ＷＧＧ成正比，其比值 也就是說(shuō)重力場(chǎng)中確定的兩點(diǎn)間的高度差是一定的。與重物Ｇ的大小無(wú)關(guān)與有無(wú)重物下落是無(wú)關(guān)的。 但讓一重物在Ａ、Ｂ間落下時(shí)，則出Ｗ和Ｇ，可以用比值量度出hＡB。 類似地（出示電場(chǎng)力做功Ｑ與成正比的圖） 我們?cè)陔妶?chǎng)中Ａ、Ｂ兩點(diǎn)間移動(dòng)不同電量的帶電體時(shí)： 如果q1=+ q，設(shè)電場(chǎng)力做功為Ｗ１＝Ｗ 則q２＝=+2q，則Ａ到Ｂ時(shí)，位移相等，在移動(dòng)過(guò)程的任一位置處，q２＝=+2q，則q２所受電場(chǎng)為q１的２倍，即移動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做的功Ｗ２＝２Ｗ…… 則：Ｗ電q成正比，為一定值。 這個(gè)比值是由電場(chǎng)的Ａ、Ｂ兩點(diǎn)的位置決定的量。 與在這兩個(gè)位置間移動(dòng)電荷的電量大小無(wú)關(guān)，與是正電荷、負(fù)電荷無(wú)關(guān)，與在無(wú)電荷q無(wú)關(guān)。只是讓這個(gè)電荷在這兩點(diǎn)間移動(dòng)后，用功和電量的比值把它的大小量度出來(lái)。在物理學(xué)中，把這個(gè)比值叫做電場(chǎng)中Ａ、Ｂ兩點(diǎn)間電勢(shì)差。 2.電勢(shì)差的概念： 板書：一、電勢(shì)差 1.定義：電荷q在電場(chǎng)中由一點(diǎn)Ａ移動(dòng)到另一點(diǎn)Ｂ時(shí)，電場(chǎng)力所做的功ＷＡＢ與電荷量q的比值ＷＡＢ／q，叫做Ａ、Ｂ兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。用ＵＡＢ表示。 2.定義式：ＵAB= 同ＡＢ電荷在電場(chǎng)中不同位置間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做的功多，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大。但兩點(diǎn)間電電勢(shì)差由電場(chǎng)本身決定，與Wq無(wú)關(guān)的。板書五：（１）點(diǎn) （１）物理意義：電勢(shì)差是電場(chǎng)本身的性質(zhì)，與Wq無(wú)關(guān)。 （２）單位：1V＝1J/C 電量為１Ｃ的正荷，在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做的功如果為１Ｊ，則兩點(diǎn)的電勢(shì)差為１伏特。 3.小練習(xí)：下面請(qǐng)看例１： 動(dòng)畫演示過(guò)程，標(biāo)出力和Ｖ的方向，指出Ａ到Ｂ的過(guò)程，電場(chǎng)力做正功，則 ＵＡＢ＝＝……＝２Ｖ。 如果從Ｂ到Ａ移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，其ＷＢＡ＝－ＷＡＢ 則ＵＢＡ＝＝－２Ｖ 由例題得到以下啟示： (1):ＵＡＢ＝－ＵＢＡ，(2)由于q有正負(fù)，ＷＡＢ有正、負(fù)功，則其比值有可能為正、負(fù)值。一般我們只關(guān)心其大小，且電勢(shì)差的大小記為Ｕ電壓。初中物理中某導(dǎo)體兩端的電壓，指兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。 得到板書： (3)ＵＡＢ＝－ＵＢＡ (4)｜ＵＡＢ｜＝｜ＵＢＡ｜＝Ｕ 根據(jù)電勢(shì)差的定義式，得變形公式ＷＡＢ＝qUAB 板書：３：ＷＡＢ＝qUＡＢ （三）電勢(shì) 我們用重力場(chǎng)中的高度差類比得到了電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差。重力場(chǎng)中還有高度一詞，表示什么意思呢？劈如說(shuō)選擇（室內(nèi)）地面作為參考平面，吊燈與地面之間的高度差為hA0=3m，我們也說(shuō)成吊燈的高度為３m。類似地，如果把電場(chǎng)中的某一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，另一點(diǎn)Ａ與參考點(diǎn)之間的電勢(shì)差就叫作Ａ點(diǎn)的電勢(shì)。 電勢(shì)的概念 板書：二、電勢(shì) 定義：如果在電場(chǎng)中選擇某一點(diǎn)為參考點(diǎn)（零電勢(shì)點(diǎn)），則Ａ點(diǎn)與參考點(diǎn)Ｏ之間的電勢(shì)差叫做Ａ點(diǎn)的電勢(shì)，記為A，為特殊的電勢(shì)差。 A＝UＡＯ＝ 所以其單位也是伏特。 下面做一個(gè)練習(xí)，求電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì) 15V 5V 0V -3V A B C D Ｅ 已知：q＝+1C ＷＡＣ＝15Ｊ ＷＢＣ＝５Ｊ UBC ＷＤＣ＝-3Ｊ UＡＣ ?。誄D （邊展示力分析為何正功、負(fù)功） 則以Ｃ點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，則： 類似地：ＵＢＣ＝５Ｖ，ＵＤＣ＝－３Ｖ（做成填空） 則A＝15V Ｂ＝5V D＝－3V ①?gòu)挠?jì)算中得到：電勢(shì)有正、負(fù)值，是表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)低，不代表方向，是標(biāo)量。 ②此時(shí)：AB之間的電勢(shì)差呢？ 推導(dǎo)： 經(jīng)觀察，與A、B點(diǎn)的電勢(shì)有何關(guān)系？ （UAB=A-B） 原來(lái)，AB點(diǎn)的電勢(shì)差就是A、B點(diǎn)的電勢(shì)之差，其值為負(fù)，表示A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)低是標(biāo)量。不代表方向。 ③如果以B點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，則A、C點(diǎn)的電勢(shì)呢？ 則A=UAB=10V B=0V 看來(lái)，取不同的零電勢(shì)點(diǎn)，各點(diǎn)的電勢(shì)不同. ④此時(shí)AC點(diǎn)的電勢(shì)差呢？ UAC=A-c=10V-（-5V）=15V 與原來(lái)以C點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)差相等。所以電勢(shì)差是絕對(duì)的，與零電勢(shì)點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)，電勢(shì)是相對(duì)的 出示板書內(nèi)容： UAB= A-B 說(shuō)明：電勢(shì)是相對(duì)的，電勢(shì)差是絕對(duì)的 ⑤再看例題中各點(diǎn)的電勢(shì)，沿著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐漸降低。 ３．練習(xí)：例２： ①注意分析ＵＡＢ＝－10V為什么？ 正電荷由Ａ Ｂ點(diǎn)，Ｆ與位移的方向做什么功？ 則WAB= qUAB＝410-8J 則電勢(shì)能增加了410-8J，其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。 ②如果電荷為負(fù)電荷，在同一電場(chǎng)由一點(diǎn)A移動(dòng)到同一點(diǎn)B呢？ 由于電場(chǎng)沒關(guān)，兩點(diǎn)的位置沒有變，則AB間的電熱差不變。 所以WAB= qUAB＝210-8J 電勢(shì)能減少了，轉(zhuǎn)化成了其它形式的能。 ③此題還可由W=Uθ來(lái)計(jì)算，W的正負(fù)根據(jù)分析得出，正功為正，負(fù)功為負(fù)。 四、小結(jié)： 1.類比重力場(chǎng)的高度差引入電勢(shì)差： 反映了電場(chǎng)的能的性質(zhì)與q無(wú)關(guān) UAB= 與q無(wú)關(guān) 2.類比重力場(chǎng)的高度引入電勢(shì)