《5.2 电势能 电势 电势差》教学设计

　　【教学内容】

　　第五单元第2节。

　　【教学目标】

　　1.了解电势和电势差的概念，理解电势和电势差的关系，知道电势与零电势的选择有关而电势差与零电势选择无关；知道电势能的意义。

　　2.知道匀强中电场强度与电势差的关系，并能进行简单的计算；从建立想象的线或面描述电势的变化，理解想象等方法对于理解物理现象的重要意义。

　　3.通过关于场概念的建立和理解过程，了解想象、假设、实验验证等科学研究方法的意义，认识人类探索世界奥秘的不懈努力之价值所在。

　　【教学重点】

　　电势能、电势、电势差的概念。

　　【教学难点】

　　匀强电场中电场强度与电势差的关系。

　　【教学过程】

　　◆创设情境──引出课题

　　1．回顾复习

　　（1）电场的基本特性是什么？

　　（2）如何描述电场的强弱与方向？

　　（3）电场强度是如何定义的？它如何表示电场的强弱与方向？

　　（4）同一电场的电场强度与电场线间有什么关系？

　　2．教师讲述

　　既然处在电场中的电荷会受到电场力的作用，那么，当电荷在电场中移动时，电场力就会对移动的电荷做功，这说明电场具有能。这节课，我们就从电场力做功这一角度探究电场。

　　◆合作探究──新课学习

　　对电场力做功的探究

　　1．问题情境：在如图所示的电场强度为E的匀强电场中，确定出ABC三个点，AB平行于电场强度方向，AC垂直于电场强度方向，设想将带电量为+q的点电荷在各点间移动。

　　（1）电场力可以做正功：若点电荷由A移到B，电场力的功是：

　　（2）电场力可以做负功：若点电荷由B移到A，电场力的功是：

　　（3）电场力可以不做功：若点电荷由A移到C或由C移到A，电场力的功是：

　　（4）电场力做功与路径无关：若点电荷由A经C移到B，电场力的功是：

　　2．小结归纳：电荷在电场中移动时，电场力能做功，说明电场具有能。以上得出的关于电场力做功的结论，对于匀强电场还是非匀强电场都成立。

　　二、电势差

　　1．探究电场力的功：

　　（1）在电场中将同一点电荷由某一点A开始，先后移到两个不同点B、C，人们发现电场力做功不同，说明电场力的功，与电荷移动时的初末位置有关。

　　（2）在电场中两个固定点间移动不同的点电荷，电场力做功不同，这说明电场力的功与移动的电荷的电量有关系。

　　（3）在电场中两个固定点间移动不同的点电荷，电场力做功不同，但每次电场力的功与电荷电量的比值一样；在电场中将同一点电荷由某一点A开始，先后移到两个不同点B、C，电场力做功不同，每次的功与电荷电量的比值也不一样，做功多的一次，功与电荷电量的比值也大。

　　2．电势差

　　（1）引入背景：由以上与分析可以得知，在电场中的两个点移动电荷时，电场力做的功与被移动电荷的电量的比值，可以表示电场力做功的本领。

　　（2）电势差的定义：在电场中A、B两点间移动电荷时，电场力的功与电荷电量的比值，称为A．B两点间的电势差，用公式表示就是：

　　由于电场力的功有正负之分，电荷的电量有正负之分，因此，电场中两点间的电势差也由正负之分。

　　（3）单位：伏特，简称伏，符号：V。1伏=1焦/库（1V=1J/C）

　　3．电场力功的计算：　　

　　三、电势

　　1．定义：电场中某点的电势就是该点与参考点（零电势点）之间的电势差，即电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移至参考点（零电势点）时，电场力所做的功。

　　2．电势与电势差的比较：

　　（1）电场中两点间的电势差的取值是确定的，与零电势点的选取无关；电场中某点的电势的取值与零电势点的选取有关系，选取不同的零电势点作参考，该点电势不同。

　　（2）两点间的电势差，就是两点电势的差值。

　　3．电势与电场线：在静电场中，沿电场线方向，电势降低。

　　4．案例研究──根据电势计算电势差：教材第118页“探究与交流”，学会依据电势计算电势差。

　　四、等势面

　　1．定义：电场中电势相等的点构成的面叫等势面。

　　2．关于等势面的讨论：

　　（1）同一等势面上各点的电势相等，同一等势面上任何两点间的电势差是零。

　　（2）沿同一等势面上的任何路径移动电荷，电场力的功是零。即沿同一等势面上的任何路径移动电荷时，电场力不做功。

　　（3）等势面与电场线垂直，电场线方向由高电势等势面指向低电势等势面。

　　五、电势能

　　1．电势能的概念：电荷在电场中移动时，电场会对电荷做功，处于电场中某一点的电荷，都会具有一种与电场力的功有关的特殊的能量，称为电势能。

　　2．对电势能的讨论

　　（1）电势能的大小反映了电场力做功的本领，电势能的大小与电场有关也与处在电场中的电荷的电量有关。

　　（2）电荷在电场中的某点具有的电势能大小，与零电势点的选取有关。

　　（3）同一电荷在电场中移动时，由于电场力做功，它的电势能会发生变化。电场力做正功，电势能减少，电势能的减少量等于电场力的功；电场力做负功，电势能增加，电势能的增加量等于电场力功的绝对值。

　　六、匀强电场中电场强度与电势差的关系

　　1．用两种方法计算匀强电场中电场力的功：设想在电场强度为E匀强电场中，将电量为q的点电荷沿电场线方向由A点移动到B点，已知A、B两点的电势差为U，距离为d，则电场力的功：

　　（1）

　　（2）

　　（3）讨论：以上两种结果是同一个功用两种方法计算的结果，应该相等，故有：

　　2．匀强电场中电场强度与电势差的关系

　　（1）关系：

　　（2）意义：在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上的电势差

　　（3）电场强度的另一单位：V/m（伏/米），1V/m=1N/C。

　　（4）这一公式只适用匀强电场，公式中的距离d是两点在电场强度方向的距离。

　　3．案例研究──运用公式进行分析与计算。

　　◆交流评价──总结归纳

　　1．课堂练习：学生分组讨论教材第120页“思考与练习”1、2。

　　2．引导学生总结归纳本节要点（见板书设计）

　　【布置作业】

　　1．复习所学内容，完成教材第120页“思考与练习”3、4。

　　2．预习第3节。

　　【板书设计】