2021-2022学年人教版（2019）必修第三册 10.2 电势差 教案（word版含答案）

2021-2022学年人教版（2019）必修第三册 10.2 电势差 教案
问题与目标
1.理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。
2.掌握电势差的表达式，知道电势差的正、负号与电势高低之间的对应关系。
3.会用及进行相关计算。
4.了解等势面的意义及其与电场线的关系。
重点与难点
重点
1.理解并掌握电势差的概念及意义。
2.应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。
难点
应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。
教学准备
教师要求
多媒体课件，有关本节课的相关资料图片(如地理上的等高线等)。
学生要求
回顾上节课有关静电力做功特点的知识，回顾地理课中有关等高线的知识，预习新课。
教学过程
一、导入新课
电场和重力场在很多情况下是可以进行类比的。我们爬山过程中前、后位置有个高度差，那么，电场中电荷移动过程中前、后位置有个什么差?没错，就是电势差。电场中的电势就类似于重力场中的高度。现在，让我们在这种类比中进一步理解电势差。
二、新课教学
活动：多媒体课件投影，预习新课，完成自主学习。
师：我们说室内的高度是2m，这是如何得出来的?
生：以室内地面作为参考平面，取参考平面的高度为0。把教室顶棚与室内地面的高度差作为室内的高度。高度差即高度的差值。
师：物理学中是如何定义电场中各点的电势的呢?学生回忆电势的定义，教师强调电场中零势能位置的规定方法。
师：在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差。初中物理中某导体两端的电压，也是指两点间的电势差。
设电场中A点的电势为，B点的电势为，由电势差的定义可以得出：

师：我们已经知道了电势差的概念，请同学们结合静电力做功与电势能的关系，尝试推导静电力做功与电势差的关系。
学生小组合作，总结交流得出静电力做功与电势差的关系。
师：通过整理我们发现，电场中两点间的电势差类同于重力场中两点间的高度差。
学生分组讨论并总结。
电荷q在电场中从A点移动到B点时，静电力做的功与电荷量q的比值等于A、B两点间的电势差，用表示，即。
师：电荷量不同的电荷在电场中的A、B两点间移动时，静电力做的功不同。请同学们想一想，A、B两点间的电势差应该由什么因素来决定呢?
生：由可知，电荷量不同的电荷在电场中的A、B两点间移动时，静电力做的功虽然不同，但是始终相同。所以，电势差应该是由电场本身决定的，与W、q均无关的。
师：既然电势差是电场本身的性质，与W、q无关，如何定义电势差的单位呢?
生：根据公式，可以得出单位电势差的单位为伏特，且1V=1J/C。
小结：电荷量为1C的电荷，在电场中的两点间移动时，静电力做的功如果为1J，则两点间的电势差为1V。
教师用多媒体课件出示教材第32页例题，学生独立求解例题。
学生完成后，小组讨论，教师巡视指导，然后师生分享由例题可以得到哪些启示。
师生共同总结：
(1) 。
(2)由于q有正、负，也有正、负，则有可能为正、也有可能为负。
(3)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
师：因为电势是标量，电势之值只有大小，无方向之分，所以不需要用带方向的曲线来表示电势。在地图上常用等高线来表示地形的高低，与此相似，我们可以把电场中各个电势相等的点连起来，可能得到一个面。
学生阅读教材第33页的相关内容，认识等势面。
生：电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。
教师用多媒体课件展示几种典型电场的等势面。
1.点电荷电场中的等势面，是以电荷为球心的一簇球面，如图所示是点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图。
2.等量异种点电荷电场中的等势面，是两簇对称曲面，如图所示是等量异种点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图。
3.等量同种点电荷电场中的等势面，也是两簇对称曲面，如图所示是等量同种点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图。
4.匀强电场中的等势面，是垂直于电场线的一簇平面。
学生小组讨论并总结电场线与等势面的关系及等势面的特点。
教师用多媒体课件展示等势面的性质。
(1)在同一等势面上的各点的电势相等，所以在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功。
(2)电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(3)等势面越密，电场强度越大。
(4)等势面不相交，不相切。
三、课堂小结
本节重点学习了电势差和电势的概念，以及两者的决定因素和特点，知道了电势是描述电场本身性质的重要物理量，并用等势面形象、直观地描述了电场的分布，了解了等势面的特点。
四、作业设计
完成课本第34页练习题
课堂练习
1.如图所示，真空中A点固定一点电荷，是该点电荷电场中的两点，下列关于这两点的场强E的大小和电势φ的高低关系一定成立的是( )
A. B. C. D.
2.如图所示，为两个固定的等量同种正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷C，现给电荷C一个垂直于连线的初速度，若不计C所受的重力，则在电荷C以后的运动过程中，下列说法中正确的是( )
A.加速度始终增大 B.电势能先增大后减小
C.静电力先增大后减小 D.速度先增大后减小
3.如图所示为某电场中的一条电场线，是其上的三点。现用表示这三点的电场强度，表示这三点的电势，表示某一电荷量为q的负点电荷在这三点具有的电势能，则必有( )
A. B. C. D.
4.如图甲所示直线是电场中的一条电场线，是该线上的两点。一负电荷以一定初速度沿电场线从A运动到B，运动过程中的速度–时间图像如图乙所示，则下列说法中正确的是( )
A.该电场是匀强电场
B.两点的电势相比一定是
C.两点的场强大小相比一定是
D.该电荷在两点的电势能大小相比一定是
答案以及解析
1.答案：A
解析：由点电荷电场强度公式可知，离点电荷越远电场强度越小，所以，选项A正确，B错误；如果点电荷为正电荷，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，，同理，如果点电荷为负电荷，则，选项C、D错误。
2.答案：C
解析：根据等量同种点电荷电场的特点，可知两个电荷连线的中点处的电场强度为零，从中点到无穷远，场强先增大后减小，所以电荷C受到的静电力先增大后减小，加速度先增大后减小，选项A错误，C正确；在全过程中静电力做正功，电势能一直减小，电荷C的速度一直增大，选项B、D错误。
3.答案：B
解析：电场线的疏密程度表示电场强度的大小，由于只有一条电场线，故无法判断电场强度的大小，选项A错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，所以必有，选项B正确；根据公式，可知负电荷在电势高的点电势能小，故，选项C、D错误。
4.答案：D
解析：速度–时间图线的斜率表示物体运动的加速度，由题图乙可知，电荷运动的加速度越来越大，说明电场强度越来越大，即，选项A、C错误；由于该负电荷从A向B运动时，做减速运动，受力的方向与运动方向相反，故该负电荷所受静电力方向从B指向A，而负电荷在电场中受力方向与电场方向相反，因此电场线方向由A指向B，沿电场线方向电势越来越低，因此，选项B错误；该电荷从A向B运动的过程中，静电力做负功，电势能增加，因此，选项D正确。
板书设计
第2节 电势差