教学目标 知识目标 1、理解电势差是描述电场的能的性质的物理量,理解电势差与零点电势面位置的选取无关,熟练应用其概念及定义式 进行相关的计算。 2、理解电势是描述电场的能的物理量,知道电势与电势差的关系 ,电势与零势面的选取有关,知道在电场中沿着电场线的方向电势的变化。 3、知道电势能,知道电场力做功与电势能改变的关系。 能力目标 利用学生已经掌握的知识进行类比、概括讲述新知识,培养学生对新知识的自学能力,逻辑推理能力,以及抽象思维的能力。 情感目标 通过对原有知识的加工,对新旧知识的类比、概括,培养学生知识自我更新的能力。
教学建议 教法建议 重点难点分析 关于讲解——整体思路的建议 电势差、电势教学设计示例 一、复习引入 教师讲解(出示图片): 电场对放入其中的电荷有力的作用,对导体内部电荷同样有力的作用,此力可以做功,所以电场也有能的性质。下面我们从能量角度研究电场性质。 首先,我们先复习一下有关功的知识以及重力做功和重力势能的关系(如图)
同样,我们还研究过其它力做功,如分子力做功使得分子势能发生变化,弹簧的弹力做功引起弹性势能的变化,那么电场力做功的情形又是怎样的呢?我们又是怎样来研究呢? 二、新授课 1、电势差 教师出示上图:在某一点电荷+Q形成的电场中,将同一电荷放入电场的不同位置A、B两点,所受到的电场力是不同的,这是因为A、B两点的电场强度是不同的。为了研究问题的方便,我们以匀强电场为例,匀强电场中,电荷从A点移动到B点,电场力的大小 为恒力,则电场力做功大小为: ( 为Eq与S之间的夹角) 在这里: 是一个与电荷本身无关的量, 类似如重力做功 也是与物体本身无关的物理量,只与重力场本身性质有关。 因此我们将 这一比值叫做A、B两点间的电势差,用 来表示电势差,单位伏特,简称伏,符号是V。电势差又叫电压。 (1V=1J/C)
电荷在场强为E的匀强场中,令电荷q由一点A移至另一点B时(如图)电场力所做的功 ,同样点电荷由A沿着某一曲线移至另一点C(AC在场强E的投影与AB相等)时电场力所做的功 , 与 相等(具体证明可以类比重力做功,采用无限分割法进行证明),也就是说电场力做功与路径无关,仅与电荷运动的起末位置有关。此结论不仅适用于匀强电场而且适用于任何电场(在高中阶段不做具体证明)。
这样电场力所做的功可以是正值或负值,所以两点间的电势差也可以是正值或负值。 教师总结:
2、电势 教师提出问题:物体在重力作用下移动的高度差越大,重力势能的变化也越大。高度差即高度的差值,电势差也就是电势的差值,那么如何定义电场中各点的电势? 分析: ,若将B点的电势定义为零电势点,则A点的电势等于单位正电荷由A点移动到B点——零电势点(参考点)时所做的功。 教师强调:电势通常用 来表示。电场中某一点的电势,等于单位正电荷由该点移动到参考点(零点电势)时电场力所做的功。 电势差与零点电势的选取无关,但电势是相对零点电势而言的,与零点电势的选取有关。 分析书中图14-24: 提出问题:在电场中沿着场强方向移动电荷,电场力做功,电势将如何变化? 分析:沿着电场线的方向将单位正电荷由A点移动到B点,电场力做正功,电势差大于零 ,即 , 。 总结:沿着电场线的方向,电势越来越低。 3、电势能 物体在重力场中具有重力势能,而电荷在电场中也具有能——电势能。 重力做功使物体重力势能减少,重力做多少功,重力势能就减少多少,减少的重力势能转化为动能或其它形式的能,那么电场力做功与电势能的变化有什么关系呢? 类似的: (1)电场力做功使电荷的电势能减少; (2)电场力做多少功,电势能就减少多少; (3)减少的电势能转化为电荷的动能或其它形式的能。 教师指导学生阅读104页例题2归纳总结判断做功为正或负的方法。 方法(1)可以在计算时将q、U的正负关系直接代入; 方法(2)在代入数值时以绝对值代入,再判断电场力做功的正负。 4、总结: (1)电场中两点间电势差,类同重力场中两点的高度差。 电势差: (1V=1J/C) U与W、q无关 (2)设定零电势点,由电势差定义各个点的电势:电场中某一点的电势 ,等于单位正电荷由该点移动到参考点(零点电势)时电场力所做的功。 注意:电势的大小与参考点的选取无关; 电势差的大小与参考点的选取无关。 (3) ,沿着电场线的方向,电势越来越低。 (4)电势能是电荷在电场中具有的能: 电场力做功,电势能减少;做多少功,电势能就减少多少。 |
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