高中物理2 电势差教案

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一、学习目标展示

1.知道电势差的概念，掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系。

2. 知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用UAB＝ 进行相关计算。

3.知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。

二、情景引入

某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？

了解本节课学习目标

学生观察图片思考

有目的的学习

为引入电势差的概念做铺垫

讲授新课

【自学感知】    

一、电势差

1．定义

电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。

2．关系式

设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则A、B两点之间的电势差为：UAB＝φA－φB，B、A两点之间的电势差为：UBA＝φB－φA，所以UAB＝－UBA。

3．电势差的正负

电势差是标量，但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高低。所以电场中各点间的电势差可依次用代数法相加。

4．电势差与静电力做功的关系：

(1) 关系：WAB＝q·UAB 或UAB＝

(2)推导WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)，即WAB＝q·UAB，所以有UAB＝。

二、等势面

1．定义：电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。

2．等势面特点

(1)在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功。

(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

【探究解惑 】  

探究一、对电势差的几点认识。

(1)电场中两点间的电势差，由电场本身决定，在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差也有确定值。

(2)对于电势差必须明确指出是哪两点间的电势差，而且先后顺序不能乱，因为UAB＝－UBA。

(3)电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示两点电势的高低。

(4)电场中两点间的电势差与零电势位置的选取无关。

例1、 在电场中A、B两点间的电势差UAB=75 V,B、C两点间的电势差UBC=-200 V,则A、B、C三点的电势高低关系为(　　)

A.φA>φB>φC B.φA<φC<φB

C.φC>φA>φB D.φC>φB>φA

解析:UAB=75 V,φA-φB=75 V,φA=φB+75 V;UBC=-200 V,

φB-φC=-200 V,φC=φB+200 V;φC>φA>φB

探究二、对公式WAB=qUAB的理解。

(1)公式WAB=qUAB适用于任何电场,其中UAB为电场中A、B两点间的电势差,WAB仅是静电力做的功,不包括从A到B移动电荷时,其他力所做的功

(2)WAB、UAB、q均可正可负,WAB取负号表示从A点移动到B点时静电力对电荷做负功,UAB取负号表示φA<φB,q取负号表示试探电荷为负电荷

例2、如图所示,在电场强度E=1.5×103 N/C的匀强电场中,有A、B、C三点,AB垂直于电场线,BC平行于电场线,AB=3 cm,BC=4 cm,AC=5 cm,A、B间的电势差 UAB=0,B、C间的电势差UBC与A、C间的电势差UAC相等,UBC=UAC=60 V,把一正电荷q=+1.0×10-8 C放在A点,求:

(1)电荷q在A点受到的静电力为多大?方向怎样?

(2)电荷q分别沿A→B→C和A→C路线到达C点,静电力各做了多少功?电势能怎样变化?变化了多少?

解析:(1)电荷在A点所受的静电力

F=qE=1.0×10-8×1.5×103 N=1.5×10-5 N,

方向与电场线方向相同,因为匀强电场中各点的电场强度的大小和方向都相同,所以电荷q在电场中各点受的静电力都相同。

(2)q沿A→B→C路线,静电力做功

WABC=WAB+WBC=qUAB+qUBC=1.0×10-8×0 J+1.0×10-8×60 J=6.0×10-7 J

同理,电荷q沿A→C路线,静电力做功

WAC=qUAC=1.0×10-8×60 J=6.0×10-7 J。

或WAC=FsAC cos α=1.5×10-5×5×10-2×0.8 J=6.0×10-7 J

由于静电力对电荷做的功等于电荷的电势能的减少量,所以电荷从A点移到C点电势能减少,减少的电势能为ΔEAC=6.0×10-7 J

探究三、等势面有哪些特点？

(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功。

(2) 两等势面不相交。

(3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。

(4)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏。

例3、位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示,图中实线表示等势线,则(　　)

A.a点和b点的电场强度相同

B.正电荷从c点移到d点,静电力做正功

C.负电荷从a点移到c点,静电力做正功

D.正电荷在e点的电势能大于在f点的电势能

解析:a、b两点电场强度方向不同,A错。c点电势低于d点,正电荷从c点移到d点,即正电荷向高电势处移动,静电力做负功,B错。a点电势低于c点,从a到c,负电荷向高电势处移动,静电力做正功,C对。因e和f点电势相等,故电荷在两点电势能相等,D错。

探究四、几种常见电场的等差等势面的分布。

1)匀强电场的等差等势面（线），一组平行等间距的平面

2)孤立点电荷的等差等势面，是一组不等间距的同心球面

3)等量同种电荷的等差等势面

4)等量异种电荷的等差等势面

例4、空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点。则(      )

A．P、Q两点处的电荷等量同种

B．a点和b点的电场强度相同

C．c点的电势低于d点的电势

D．负电荷从a到c，电势能减少

解析：由电场的等势面分布图可判断P、Q为等量异种点电荷，Q带负电，选项A错误；电场强度是矢量，a、b两点的电场强度方向不同，选项B错误；根据等势面可画出电场线的分布，沿电场线方向电势降低，可判c点电势高于d点的电势，选项C错误；负电荷由a到c，电场力做正功，电势能将减少，选项D正确。

学生阅读课文，认真研究，然后填空，对填不出的空重新看书理解并与同桌讨论。

学生理解后记忆

学生思考讨论

并回答

学生独立完成解题过程

在教师的引导下学生分析计算

学生思考讨论并在教师的引导下回答

学生练习

学生思考讨论并在教师的引导下回答

学生练习

把读书自学的权利和机会还给学生。

锻炼学生的抽象思维能力

帮助学生透彻理解静电力做功与电势差的关系。

让学生理解实际情形下所学知识是如何应用的。

锻炼学生的分析计算能力，并规范学生的解题步骤

教师引导下的讨论，注重学生的讨论过程，可以淡化探究的结果，给学生成功的喜悦。

强化所学知识

巩固本节的知识

课堂小结

梳理自己本节所学知识进行交流。

根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。

板书

一、电势差

1．定义：电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。

2．关系式：UAB＝φA－φB， UBA＝φB－φA，所以UAB＝－UBA。

3．电势差的正负电势差是标量，但有正、负。

4．电势差与静电力做功的关系：WAB＝q·UAB 或UAB＝

二、等势面

1．定义：电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。

2．等势面特点：

(1)在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功。

(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

教学反思