視頻標簽：電勢差

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視頻課題：人教版高中物理選修3-1第一章《1.5電勢差》陜西省 - 西安

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《1.5 電勢差》教學設計            
【教材與學情分析】 
本節(jié)內(nèi)容以電勢的概念為起點，引入電勢差的概念，并且得出電勢差與電勢零點的選擇無關。在物理學中，特別是在技術(shù)應用方面常用到的是電勢差的概念，電勢差往往比電勢更有意義。 
教科書中設置的例題，其目的在于訓練學生在認識靜電力做功與電勢差的關系時，進一步理解WAB、UAB、q三個物理量正負號的運用，提高其判斷能力。 
學生在此處對三個物理量的正負號應用及其物理意義的理解比較混亂，在學習時必須帶領學生一起討論。 
【教學重難點】 
教學重點：靜電力做功公式WAB =UAB·q的推導和公式的具體應用。 教學難點：靜電力做功公式中正負號的應用與正負號的物理意義。 
【核心素養(yǎng)】 
一、物理觀念的培養(yǎng) 
通過豐富的演示實驗，以探究的形式使學生很好的體驗“電勢差”的概念以及建立過程。在學生對電勢差有了感性的認識后，總結(jié)其物理性質(zhì)，豐富對這一概念的深層理解。 
在學生對“電勢差”的概念有了一定的基礎后，通過例題形式總結(jié)其與靜電力做功的關系，形成物理規(guī)律。 二、科學思維的體現(xiàn) 
基于物理現(xiàn)象，分析現(xiàn)象背后的本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律，進而構(gòu)建模型，進行科學的推理和論證。 
三、科學探究的設計 
設計實驗，讓學生主動參與，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，鼓勵學生積極思考，并用實驗證明，培養(yǎng)學生的問題意識和思維習慣。 四、態(tài)度與責任的體現(xiàn) 
在科學探究的過程中，培養(yǎng)學生嚴謹認真、實事求是、持之以恒的科學態(tài)度。 
【教學環(huán)節(jié)】 
第一環(huán)節(jié)：演示實驗，引入新課。（3分鐘） 
 
                    
             
                    
                            第2頁 
 
第一步：拿出日光燈。提問1：沒有接入電路的情況下，有什么方法可以使日光燈亮起來？ 
第二步：關閉教室內(nèi)燈光，打開魔法球（魔法球藏于桌面以下），手握日光燈遠端，將其沿徑向靠近魔法球。（現(xiàn)象：日光燈發(fā)光。） 
第三步：打開教室燈光。提問2：日光燈為何會發(fā)光？（學生討論）         PPT展示日光燈發(fā)光原理。得出結(jié)論：日光燈兩端有電壓。         提問3：電壓從何而來？ 
        從講桌下拿出靜電魔法球。PPT展示魔法球原理：類點電荷激發(fā)的電場。（魔法球內(nèi)光線分布對稱，可證明周圍電場分布對稱�？蓪⑹种赣|碰球殼，光線分布不再對稱，說明場的分布不再對稱。） 
第四步：圖示魔法球和日光燈的相對位置。 
A            B
 
提問4：為何這樣放置后AB兩端就有了電壓呢？（提示：請同學們回憶，電壓的單位是什么？） 
上一節(jié)課我們也學了一個物理量——電勢，它的單位也是伏特。圖中日光燈AB兩端的電勢是不相等的，正是因為兩端電勢不等，所以才會出現(xiàn)電壓。 
第二環(huán)節(jié)：總結(jié)實驗，提出概念。（15分鐘） 
一、電勢差 
1、定義：電場中兩點間電勢的差值叫做電勢差，也叫電壓。 
2、定義式：ABABBABAUU （其中UAB為A對B的電勢差，UBA為B對A的電勢差。） 
3、單位：伏特（V）。 
4、性質(zhì)：①固有性（只由電場來決定。） 
補充：在演示實驗中，教師手握日光燈遠端，其實相當于遠端接地，則遠端與大地等勢（如圖所示）。 
 
                    
             
                    
                            第3頁 
 
A                B
 
如果在剛在的實驗中，兩手分別握住日光燈的兩端，則不亮。（兩端等勢）  
討論1：手持日光燈遠端，沿徑向遠離魔法球，會發(fā)生什么現(xiàn)象？請解釋這種現(xiàn)象。 
現(xiàn)象：日光燈變暗。原因：AB兩端電勢差變小。
A`           B`
A            B 
討論2：將日光燈沿魔法球切向放置，會發(fā)生什么現(xiàn)象？請解釋這種現(xiàn)象。
現(xiàn)象：日光燈不亮。原因：AB兩端電勢差為零。
A              B
 
討論3：手握日光燈中間某處，將其沿魔法球徑向放置，會發(fā)生什么現(xiàn)象？請解釋這種現(xiàn)象。 
 
                    
             
                    
                            第4頁 
 
現(xiàn)象：AO段發(fā)光；OB段基本不發(fā)光。原因：AO段電勢差較大；OB段電勢差很小。
A       O       B
 
第三環(huán)節(jié)：歸納性質(zhì)，推導關系式。（25分鐘） 
思考1：電勢差有正、負，是標量還是矢量？正、負表示什么？ 
性質(zhì)：②標量性。（0ABU ，表明AB ；0ABU ，表明AB。） 
思考2：電場中已經(jīng)有“電勢”的概念，兩點間電勢做差即可表示電勢差，為何還要再建立“電勢差”的概念呢？（學生討論） 
eg1、如圖所示，A、B為兩個帶有等量異種電荷的平行金屬板，已知B板接地時，A=8V，M=6V，N=3V，求：
（1）MN=U？ （2）若換成A板接地，M=？，N=？，B=？，MN=U？ ++++++++++++++++++++++++++
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_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ B
A
M
N
 
提問：通過eg1，你覺得為何要建立“電勢差”的概念？ 
結(jié)論：選擇不同位置作為零電勢點時，空間各點的電勢值都不同，但兩點間的電勢差是不變的，說明電勢差與零電勢的選取無關，在研究電場時更簡單、更有意義。 
性質(zhì)：③絕對性。（與零電勢的選取無關。） 
eg2、關注日光燈中一個帶電粒子q，假設其在靜電力作用下由A端運動至B端，求靜電力對q做的功。 
A                                      B
+E
F
q 
分析：勻強電場中電場力做功ABABWEql  
      非勻強電場中電場力做功()ABpApBABABABWEEqqqqU（靜電力做的功等于電勢能的減少量。） 
 
                    
             
                    
                            第5頁 
 
以上推導過程還可看出，電勢和電勢差都與電場的能的性質(zhì)密切相關，兩者描述的側(cè)重點不同，電勢描述電荷在電場中某一點所具有的電勢能，而電勢差描述在移動電荷過程中電勢能的變化，前者是個狀態(tài)量，后者是個過程量，兩者結(jié)合能夠更好地揭示電場的能的性質(zhì)。 
我們還可將其寫成如下形式，這個公式不僅反映了靜電力做功與電勢差的關系，它也是電勢差的另一種定義方式：電場中兩點間的電勢差等于移動電荷時靜電力做的功與電荷量的比值。這是一個比值定義式，其中UAB不會受到WAB和q的影響。（理解1） 
二、靜電力做功與電勢差的關系：  
AB
ABWUq
 
eg2中的結(jié)果其實可以應用到所有靜電場中，尤其是非勻強電場，只要知道兩點間的電勢差，便可求出靜電力做的功。這同樣也是建立“電勢差”的原因。（理解2） 
eg3、在電場中把2.0×10-9C的正電荷從A點移到B點，靜電力做功2.0×10-9J。再把這個電荷從B點移到C點，靜電力做功-4.0×10-9J。求： 
（1）A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各是多大？ （2）把一個電子從A點移至C點，靜電力做多少功？ 結(jié)果討論： 1、公式AB
ABWqU應用方法：（1）公式中各物理量均帶符號。分別討論三個物理量取
正號和取負號的物理意義。（2）公式中各物理量取絕對值。根據(jù)電荷移動方向和靜電力方向判定靜電力做功的正負。（理解3） 
2、移動同一個電荷，兩點間的電勢差越大，電場力做功越多，說明電勢差可反映電場力做功的本領。（理解4） 
3、課本P22“問題與練習2”。在研究微觀粒子時常用電子伏特（eV）做能量單位。1eV等于一個電子經(jīng)過1V電壓加速后所增加的動能。（理解5） 
第四環(huán)節(jié)：課堂總結(jié)，提煉重點。（2分鐘） 
三、課堂小結(jié) 
對一點談電勢，對兩點談電勢差。  
 
 
                    
             
                    
                            第6頁 
 
【板書設計】 
E
A
B
φAφBABABUABABWUq

固有性標量性絕對性
1、比值定義法2、計算靜電力做功
3、公式應用：①取絕對值 ②帶符號4、描述靜電力做功的本領
5、1eV=1.6×10-19J
ABpApBABAB

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