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视频课题：高中物理人教版选修3-1第一章静电场《1.5 电势差》陕西省 - 西安
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高中物理人教版选修3-1第一章静电场《1.5 电势差》陕西省 - 西安
《1.5 电势差》教学设计
【教材与学情分析】
本节内容以电势的概念为起点，引入电势差的概念，并且得出电势差与电势零点的选择无关。在物理学中，特别是在技术应用方面常用到的是电势差的概念，电势差往往比电势更有意义。
教科书中设置的例题，其目的在于训练学生在认识静电力做功与电势差的关系时，进一步理解WAB、UAB、q三个物理量正负号的运用，提高其判断能力。
学生在此处对三个物理量的正负号应用及其物理意义的理解比较混乱，在学习时必须带领学生一起讨论。
【教学重难点】
教学重点：静电力做功公式WAB =UAB·q的推导和公式的具体应用。 教学难点：静电力做功公式中正负号的应用与正负号的物理意义。
【核心素养】
一、物理观念的培养
通过丰富的演示实验，以探究的形式使学生很好的体验“电势差”的概念以及建立过程。在学生对电势差有了感性的认识后，总结其物理性质，丰富对这一概念的深层理解。
在学生对“电势差”的概念有了一定的基础后，通过例题形式总结其与静电力做功的关系，形成物理规律。 二、科学思维的体现
基于物理现象，分析现象背后的本质属性和内在规律，进而构建模型，进行科学的推理和论证。
三、科学探究的设计
设计实验，让学生主动参与，发现问题，解决问题，鼓励学生积极思考，并用实验证明，培养学生的问题意识和思维习惯。 四、态度与责任的体现
在科学探究的过程中，培养学生严谨认真、实事求是、持之以恒的科学态度。
【教学环节】
第一环节：演示实验，引入新课。（3分钟）
第2页
第一步：拿出日光灯。提问1：没有接入电路的情况下，有什么方法可以使日光灯亮起来？
第二步：关闭教室内灯光，打开魔法球（魔法球藏于桌面以下），手握日光灯远端，将其沿径向靠近魔法球。（现象：日光灯发光。）
第三步：打开教室灯光。提问2：日光灯为何会发光？（学生讨论） PPT展示日光灯发光原理。得出结论：日光灯两端有电压。 提问3：电压从何而来？
从讲桌下拿出静电魔法球。PPT展示魔法球原理：类点电荷激发的电场。（魔法球内光线分布对称，可证明周围电场分布对称。可将手指触碰球壳，光线分布不再对称，说明场的分布不再对称。）
第四步：图示魔法球和日光灯的相对位置。
A B
提问4：为何这样放置后AB两端就有了电压呢？（提示：请同学们回忆，电压的单位是什么？）
上一节课我们也学了一个物理量——电势，它的单位也是伏特。图中日光灯AB两端的电势是不相等的，正是因为两端电势不等，所以才会出现电压。
第二环节：总结实验，提出概念。（15分钟）
一、电势差
1、定义：电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。
2、定义式：()()ABABBABAUUjjjj=-=-=- （其中UAB为A对B的电势差，UBA为B对A的电势差。）
3、单位：伏特（V）。
4、性质：①固有性（只由电场来决定。）
补充：在演示实验中，教师手握日光灯远端，其实相当于远端接地，则远端与大地等势（如图所示）。
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A B
如果在刚在的实验中，两手分别握住日光灯的两端，则不亮。（两端等势）
讨论1：手持日光灯远端，沿径向远离魔法球，会发生什么现象？请解释这种现象。
现象：日光灯变暗。原因：AB两端电势差变小。
A` B`
A B
讨论2：将日光灯沿魔法球切向放置，会发生什么现象？请解释这种现象。
现象：日光灯不亮。原因：AB两端电势差为零。
A B
讨论3：手握日光灯中间某处，将其沿魔法球径向放置，会发生什么现象？请解释这种现象。
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现象：AO段发光；OB段基本不发光。原因：AO段电势差较大；OB段电势差很小。
A O B
第三环节：归纳性质，推导关系式。（25分钟）
思考1：电势差有正、负，是标量还是矢量？正、负表示什么？
性质：②标量性。（0ABU> ，表明ABjj> ；0ABU< ，表明ABjj<。）
思考2：电场中已经有“电势”的概念，两点间电势做差即可表示电势差，为何还要再建立“电势差”的概念呢？（学生讨论）
eg1、如图所示，A、B为两个带有等量异种电荷的平行金属板，已知B板接地时，A=8Vj，M=6Vj，N=3Vj，求：
（1）MN=U？ （2）若换成A板接地，M=j？，N=j？，B=j？，MN=U？ ++++++++++++++++++++++++++
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_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ B
A
M
N
提问：通过eg1，你觉得为何要建立“电势差”的概念？
结论：选择不同位置作为零电势点时，空间各点的电势值都不同，但两点间的电势差是不变的，说明电势差与零电势的选取无关，在研究电场时更简单、更有意义。
性质：③绝对性。（与零电势的选取无关。）
eg2、关注日光灯中一个带电粒子q，假设其在静电力作用下由A端运动至B端，求静电力对q做的功。
A B
+E
F
q
分析：匀强电场中电场力做功ABABWEql=×
非匀强电场中电场力做功()ABpApBABABABWEEqqqqUjjjj=-=-=-=（静电力做的功等于电势能的减少量。）
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以上推导过程还可看出，电势和电势差都与电场的能的性质密切相关，两者描述的侧重点不同，电势描述电荷在电场中某一点所具有的电势能，而电势差描述在移动电荷过程中电势能的变化，前者是个状态量，后者是个过程量，两者结合能够更好地揭示电场的能的性质。
我们还可将其写成如下形式，这个公式不仅反映了静电力做功与电势差的关系，它也是电势差的另一种定义方式：电场中两点间的电势差等于移动电荷时静电力做的功与电荷量的比值。这是一个比值定义式，其中UAB不会受到WAB和q的影响。（理解1）
二、静电力做功与电势差的关系：
AB
ABWUq=
eg2中的结果其实可以应用到所有静电场中，尤其是非匀强电场，只要知道两点间的电势差，便可求出静电力做的功。这同样也是建立“电势差”的原因。（理解2）
eg3、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2.0×10-9J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10-9J。求：
（1）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？ （2）把一个电子从A点移至C点，静电力做多少功？ 结果讨论： 1、公式AB
ABWqU=应用方法：（1）公式中各物理量均带符号。分别讨论三个物理量取
正号和取负号的物理意义。（2）公式中各物理量取绝对值。根据电荷移动方向和静电力方向判定静电力做功的正负。（理解3）
2、移动同一个电荷，两点间的电势差越大，电场力做功越多，说明电势差可反映电场力做功的本领。（理解4）
3、课本P22“问题与练习2”。在研究微观粒子时常用电子伏特（eV）做能量单位。1eV等于一个电子经过1V电压加速后所增加的动能。（理解5）
第四环节：课堂总结，提炼重点。（2分钟）
三、课堂小结
对一点谈电势，对两点谈电势差。
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【板书设计】
E
A
B
φAφBABABUjj=-ABABWUq
=
固有性标量性绝对性
1、比值定义法2、计算静电力做功
3、公式应用：①取绝对值 ②带符号4、描述静电力做功的本领
5、1eV=1.6×10-19J
ABpApBABAB
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