10.2 电势差 教学设计（表格式）

教学设计
课题 电势差
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节是本章中很重要的一节，在教学中起着承前启后的作用，既是对电势能、电势的进一步认识又为电势差与电场强度的关系的学习打下基础。本节引导学生运用类比的方法，进行电势差概念模型的建构，从推理、论证的角度引导学生从不同的角度理解电势差、等势面等概念模型，类比地理中的等高线从空间上加深对等势面的理解。
学情分析
高二年级的学生已经具备了一定的自主学习的能力，也接触到了一些物理学常用的思维方法，所以在教学中对电势差概念的引入，为了增强知识的可感知性，多处使用类比的方法这有助于学生的理解，在已有知识中逐步探究新知识。其次，学生已经具备了一定的分析归纳的能力，他们能够通过自主学习完成对静电力做功与电势差之间关系的推导。因此，在教学中应该从一个更高、更全面的基准点对已学知识进行综合，加强学生自身知识的再更新能力，对等势面与电场线垂直理解起来比较困难。
学习目标
1物理观念.通过类比高度差建构电势差这一概念模型，理解电势差的概念，了解电势差正负的意义。 2科学探究.经历探究不同电荷在电场中移动静电力做功与电势差关系的过程，了解影响电势差的因素，进一步领悟用比值定义物理量的方法。 3科学思维.经历寻找电场中电势相同点可能存在的位置这一科学推理、论证过程，建构等势面这一概念模型。 4科学态度与责任.了解生活中与电势差、等势面相关的现象，把知识与实际问题进行关联的意识。
学习重点难点
教学重点： 1.电势差概念模型的建构及其意义。 2.应用电势差的概念，求解静电力对电荷所做的功 3.等势面概念模型的建构 教学难点： 静电力做功公式的应用及公式中正负号物理意义的理解。
教学辅助支持
智慧黑板、
教学活动设计
过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环节 一 内容1：创设情境，引入新课 教师： 展示小鸟在高压线上悠闲休息的蹄片，根据图片中出现的生活现象提出问题：为什么落在高压线上的小鸟安然无恙，你能从物理角度解释这一现象吗？ 学生活动1 观看图片，思考老师提出的问题 根据已有经验和知识猜想并回答 3.在老师引导下带着好奇进入新课学习 通过生活现象从学生熟悉的初中电压问题引入电势差，既是对初中知识的升华也为下一章的电路问题打下基础，更激发了学生想一探究竟的好奇心。环节二内容2.从电势差与高度差类比的角度探究认识电势差 教师：（1）展示问题情境： 问题1.（1）重力做功的特点是什么？（2）上节课所学的静电力做功特点是什么？如果我们要从6楼走到8楼，影响我们做功多少的因素是这两层楼的高度差还是这两层楼的高度呢？二者除了做功特点相似之外是否还有相似之处？ 教师：（2）类比迁移提出问题 问题2：某个电荷在确定的 电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A、B两点之间电势的差还是A点或B点的电势值呢？ 教师：（3）引导学生进行类比分析。 问题3：类比分析后你认为什么是电势差、电势差与电势有怎样的关系？并说明自己的理由。 问题4:电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？ 问题5:电势与零电势点的选取有关，那么电势的差值与零电势点的选取有关吗？（根据以下数据运用上节课所学的知识来证明自己的观点） 教师：（4）根据科学推理、论证后请学生代表发表自己观点 教师：（5）展示问题情境 已知匀强电场的电场强度E=400N/C，A、B与C的距离LAC和LBC分别为100cm和40cm，分别以B、C为零电势点求A、B两点的电势差。学生活动1 1.回忆影响重力做功的因素，及重力势能的相关知识。 2.回忆静电力做功的特点。 3.思考问题1 学生活动2 思考并回答问题2，通过类比回答问题，并尝试给电势差下一个定义。 学生活动3： 思考并小组讨论问题4，小组交流，记录员记录，选出本组发言代表 学生活动4： 根据前面所学知识和本节知识计算思考问题5，根据计算证明自己的观点，组内分享自己的观点和证明结果，选代表分享本组观点 , 回顾已学知识，为接下来类比分析做准备。 通过类比方法引导学生理解电势差概念。学生运用所学知识对电势差与零电势选取无关这一观点证明验证自己的猜测，在整个验证过程中，学生可以体会到成功的喜悦，有利于培养学生解决问题的能力。 （检测学习目标1）环节三内容3. 从探究静电力做功与电势差有怎样的关系来理解电势差（从能量角度认识电势差） 教师：（1）提出问题，引发大家思考： 问题1：上节课学习了电势为什么还要学习电势差呢？ 问题2：电势差与电势相比有哪些独特的优点呢？（提示：从自己的认识或已有的知识迁移发表观点，并说明自己的理由） 问题3：再次提出前面的问题：某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？（推导并证明） 教师：（2）展示问题情境： 已知匀强电场中A、B两点电势分别为φA和φB，求：将电荷从A点移动到B点过程中，静电力所做的功？ 问题4：通过推导不同的电荷在电场中同从A移动到B,静电力做功的情况，你发现什么规律？ 问题5：A、B两点的电势差应该有什么因素来决定呢？ 学生活动1 1.小组讨论问题1、2，选代表分享本组观点 学生活动2 利用上节课所学知识证明自己预测的结果，并组内分享。 学生活动3 换用不同电荷进行推导，并小组讨论问题4，最后由代表总结发言通过设置问题串，引发学生的思考，对所学概念引发深层次的思考，激发学生对电势差这一物理概念引入的意义进行探索。 通过问题串的设置，深化学生思考，通过科学推理、论证，引导学生利用已有知识解决新问题。加强学生自身知识的再更新能力，从解决问题中获得幸福感，进一步从能量的观念理解电势差。小结：电场中两点间的电势差类同于重力场中两点间的高度差，与零电势选取无关，电势差是电场本身的性质，与w、q无关。 环节四内容4. 探究等势面的意义及特点 教师（1）：展示问题情境： 在匀强电场中把电量为2.0×10-9C的正电荷从A移到B点，电场力做功1.6×10-7J，再把这个正电荷从B点移到C点，电场力做功为-4.0×10-7J.问: 问题1： （1）A、B、C三点中哪点电势最高 哪点电势最低 (2)求A、B间，B、C间，A、C间的电势差.求A、B间，B、C间，A、C间的电势差。 （3）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。 问题2：（3）问中“可能”说明还有其他位置符合要求，这些位置在哪里呢？以A→B为例，进行研究。 教师（2）：总结并提问 在刚才的分析中，已经能够得出等势面的一些特点。 比如： （1）在等势面上移动电荷时，静电力不做功。 （2）电场线跟等势面垂直，且由高电势指向低电势。 问题1：两等势面一定不相交吗？请说明理由。 （提示：可以应用数学中的方法证明该论点） 做一做：根据等势面与电场线垂直这一特点，可以根据电场线画出等势面，同学们试着画出正点电荷、匀强电场的等势线。 教师：总结并引发新的思考 既然电势与高度、电势差与高度差如此类似，我们还可以从等高线的角度类比来理解等势线、等势面。 展示常见电场的等势线与等高线的对比图，加深学生对等势面的理解。学生活动1： 根据已知完成问题1中的计算，并在电场中标出A、B、C三点的位置。 学生活动2： 小组讨论，B点可能存在的位置，并找几个组的代表进行发言 学生活动3： 思考、论证，小组分享自己的观点。 学生活动4： 小组讨论并总结等势面的特点 学生活动5： 完成做一做的要求，画出正点电荷、匀强电场的等势线。 学生活动6： 观察对比图，结合生活中的等高线理解等势面。创设情境，教师设置问题串一步一步引导学生自主探究，深入思考，达到培养学生利用已有知识，进行分析，交流，科学论证的科学思维，和科学严谨的态度与责任的素养目标。 问题的设置既是对静电力做功与电势差关系知识掌握的检测同时为等势面的提出做出铺垫。 通过作图体会电场线与等势面垂直这一特点，并培养学生作图的能力，养成良好的解决问题的能力。 小结
板书设计
10.2电势差 1.电势差 （1）定义：在电场中，两点之间电势的差值叫做电势差，也叫做电压。用UAB表示。 (2)公示： 所以 2.静电力做的功与电势差的关系 (1)静电力做的功WAB与电荷量q的比值等于电荷在AB两点间的电势差。 (2)UAB=WAB/q，将q、UAB、WAB连同正负号一同代入 3.等势面： （1）定义：在电场中，电势相同的各点构成的面叫做等势面 （2）特点 1）在同一等势面上，移动电荷静电力不做功 2）电场线跟等势面垂直，并由高电势指向低电势 3）两等势面一定不相交。 副板书： 推导：
作业与拓展学习设计
基础类作业 1．如图1所示，观察形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面，简述什么是等势面及其特点？当电荷从同一等势面上的A点移到B点时，电荷的电势能是否变化？静电力做功情况如何？ 图1 2.在电场中把4.0×10-9C正电荷，从A点移到B点，静电力做功3×10-7J，再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-8.0×10-7J。问把-2.0×10-9库仑的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？ 3.如图3所示，静电场中有三个等势面A、B、C，电势分别为，，，一个电荷量的带电粒子在等势面A上的动能是，它仅在电场力作用下运动，先后通过等势面B和C。 （1）粒子在等势面B和C上的动能分别是多少？ （2）粒子从等势面A运动到等势面C，电场力所做的功是多少？ 图3 4.将一电荷Q固定在真空中的O点，其周围电场线的分布如图2所示，A、B是电场中的两点，O、B两点间的距离为3cm。另有一电荷量为2.0×10-9C的负点电荷q，在B点时受到的静电力大小为4×10-2N。静电力常量k=9.0×109N·m2/C2。 （1）求电荷Q的电性和电荷量； （2）若将点电荷q从A点移到B点静电力做1.0×10-7J的功，求A、B两点间的电势差UAB。 图2 综合类作业 4.如图3所示，在真空中相距为r的A、B两点分别固定着电荷量均为Q的正点电荷，O为AB连线的中点，P为AB连线中垂线上的一点，∠PAO=60°，把电荷量为q=2.0×10-9C的正试探电荷从P点移到O点，克服电场力做了1.0×10-7J的功。已知静电力常量为k。求： （1）P点合电场强度的大小和方向。 （2）求P、O两点间的电势差UPO。 （3）若选P点为零电势的参考点，求O点的电势φO。 图3 5.如图4所示，轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向左足够大匀强电场中，绳与竖直方向夹角θ=37°，已知小球带电荷量C，匀强电场的场强N/C，细绳长L=0. 5m，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0. 6，cos37°=0. 8。求： （1）小球的带电性质及所受电场力F的大小； （2）小球的质量m； （3）小球静止位置与竖直虚线的电势差。 图4 拓展提升类作业 6.如图5所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点。现有一质量为m、电荷量为-q、套在杆上的带负电小球（可视为质点）从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为。求： （1）小球滑到C点时的速度大小； （2）若以C点作为参考点（零电势点），试确定A点的电势； 图5
教学反思与改进
在电势差概念的引入时能够很好的激发学生的探究欲，对于电势差的理解中应用类比方法，学生比较容易理解。运用静电力做功循序渐进的过渡到等势面培养了学生的逻辑推理和归纳总结能力。学生在应用等势面与电场线处理相关问题时还需要进一步逐步加强练习与指导。