1.5 电势 电势差 课时教案（表格式）2025--2026年教科版高中物理必修第三册

1.5《电势 电势差》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 教科版高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容选自教科版高中物理必修第三册第一章第五节《电势 电势差》，是静电场核心概念的重要组成部分。教材在学生已掌握库仑定律、电场强度等知识的基础上，引入描述电场能量属性的物理量——电势与电势差，为后续学习电容器、带电粒子在电场中的运动以及电路分析奠定理论基础。本节通过类比重力势能引出电势能，再由电势能的变化定义电势差，逻辑清晰，层层递进，体现了从“力”到“能”的思维跃迁，具有较强的科学性和系统性。
学情分析
高二学生已具备一定的抽象思维能力和数学运算能力，掌握了电场强度、功和能量的基本概念，具备学习本节内容的知识基础。但由于电势是标量且具有相对性，学生容易与矢量的电场强度混淆；同时，“电势高低”与“电势能大小”的关系常成为理解难点。此外，学生对抽象的能量概念感知较弱，缺乏直观体验。因此，教学中需借助生活情境、实验演示和类比方法，帮助学生建立清晰的物理图景，并通过小组合作探究促进深度理解。
课时教学目标
物理观念
1. 理解电势和电势差的概念，知道电势是描述电场能的性质的物理量，掌握其定义式及单位。
2. 能够区分电势、电势差与电场强度的不同，理解电势差与电场力做功的关系，建立“场”的能量观。
科学思维
1. 通过类比重力场中的高度与重力势能，构建电势与电势能的对应关系，发展类比推理能力。
2. 运用功能关系推导电势差的表达式UAB = WAB/q，提升公式推导与逻辑分析能力。
科学探究
1. 设计并参与模拟实验或数字化实验，观察不同位置试探电荷的电势能变化，归纳电势分布规律。
2. 在问题驱动下进行小组讨论，提出假设并通过计算验证，培养提出问题、分析证据的能力。
科学态度与责任
1. 认识电势差在科技生活中的广泛应用（如心电图、示波器），增强将物理知识联系实际的责任意识。
2. 在合作学习中尊重他人观点，勇于表达见解，养成严谨求实、协作交流的科学态度。
教学重点、难点
重点
1. 电势差的定义及其与电场力做功的关系：UAB = WAB/q。
2. 理解电势是描述电场本身能量属性的物理量，具有相对性。
难点
1. 区分电势高低与电势能大小的关系，避免与电场强度方向混淆。
2. 理解电势的相对性与电势差的绝对性，掌握选取零势点的意义。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、类比教学法、合作探究法、讲授法
教具准备
多媒体课件、静电场模拟软件、数字电压表、两块金属板构成的平行板电容器装置、导线、电源
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入，激发兴趣
【5分钟】 一、创设生活情境，引发认知冲突。 （一）、播放视频并提问：
展示一段医生使用心电图仪检测病人心脏活动的画面，屏幕上跳动着起伏的曲线。教师引导：“同学们，你们知道这台仪器测量的是什么吗？它记录的是人体内部微弱的电信号变化，而这些信号的本质就是不同部位之间的‘电压’差异。那么，在物理学中我们称之为‘电势差’。为什么同一个电场中不同位置会有不同的电势？这种差异是如何产生的？它又如何影响电荷的运动？”
紧接着，教师出示一张山地地形图，标注A、B两点，A点海拔高，B点低。提问：“如果一个小球从A滚到B，重力做什么功？它的重力势能如何变化？”学生回答后，教师追问：“类比一下，在电场中有一个正电荷从一点移动到另一点，电场力是否也会做功？它的能量又会发生怎样的变化呢？”
（二）、揭示课题，明确学习任务。
教师总结道：“正如‘高度’决定了物体在重力场中的势能一样，电场中也存在一个类似的物理量来描述电荷的能量状态——这就是我们今天要学习的‘电势’与‘电势差’。我们将沿着‘功—能’这条主线，揭开电场能量属性的神秘面纱。”随后，教师在黑板上写下课题《1.5 电势 电势差》，并强调本节课的学习目标：理解电势与电势差的物理意义，掌握其计算方法，学会分析电荷在电场中的能量变化。 1. 观看视频，思考心电图背后的物理原理。
2. 回忆重力场中高度与势能的关系，尝试进行类比迁移。
3. 明确本节课的学习主题和目标。
4. 提出初步疑问，进入探究状态。
评价任务 观察反应：☆☆☆
类比联想：☆☆☆
目标认同：☆☆☆
设计意图 以真实医疗场景切入，体现物理知识的社会价值，激发学生责任感；通过“重力势能—电势能”的类比，激活已有认知经验，降低抽象概念的理解门槛；设置问题链引发认知冲突，促使学生主动思考，自然过渡到新课内容。
新知建构，层层推进
【18分钟】 一、回顾电场力做功特点，铺垫能量转化基础。 （一）、引导复习静电力做功的路径无关性。
教师首先提问：“在前面的学习中，我们知道电场力对电荷做功有什么特点？”待学生回忆起“静电力做功与路径无关，只与初末位置有关”后，教师进一步解释：“这意味着我们可以像定义重力势能那样，为电荷在电场中某一点定义一种能量——电势能。因为只有保守力才能定义势能，而静电力正是保守力。”接着，教师在PPT上展示一个点电荷Q形成的电场，在其中标出两点M和N，放入试探电荷q，沿两条不同路径从M移到N，分别计算电场力做的功W1和W2，并说明两者相等，从而强化“功与路径无关”的结论。
二、引入电势能概念，建立功能关系桥梁。 （一）、类比重力势能，定义电势能。
教师引导：“在地球表面附近，物体的重力势能Ep = mgh，其中h是相对于参考平面的高度。类似地，在电场中，电荷q具有的电势能Ep也应该与其所在位置有关。我们可以规定：电场中某点的电势能，等于把电荷从该点移到零势能位置过程中电场力所做的功。”教师特别强调：“电势能属于‘电荷与电场’这个系统共有，不是电荷单独拥有，也不是电场单独具有。”为了加深理解，教师举例说明：在一个正点电荷Q的电场中，放入一个正试探电荷q，当q远离Q时，电场力做正功，电势能减少；反之则增加。这就像小球远离地球时重力做负功，重力势能增加一样。
三、突破核心概念，定义电势与电势差。 （一）、提出问题：为何需要引入“电势”？
教师设问：“电势能虽然有用，但它依赖于试探电荷q的大小。如果我们换一个电量更大的电荷放在同一点，它的电势能就会更大。这就带来一个问题：我们无法单纯用‘电势能’来描述电场本身的能量特性，因为它掺杂了试探电荷的因素。那么，有没有一个只反映电场本身性质、与试探电荷无关的物理量呢？”
（二）、引导推导电势差公式。
教师继续引导：“既然电场力做功WAB与路径无关，且等于电势能的减少量，即WAB = EpA - EpB。而电势能Ep又与q成正比，所以我们考虑比值WAB/q。这个比值应该只与电场本身和位置A、B有关，而与q无关！”随即，教师在黑板上写出：
UAB = WAB/q = (EpA - EpB)/q = φA - φB
并解释：这个比值UAB就叫做A、B两点间的电势差（电压），单位是伏特（V）。而φA = EpA/q 就是A点的电势，表示单位正电荷在该点具有的电势能。
（三）、强调电势的相对性与电势差的绝对性。
教师指出：“电势φ是一个相对量，它的数值取决于零势点的选择，通常取无穷远或大地为零势点。但任意两点间的电势差UAB是绝对的，不随零势点改变。”为说明这一点，教师举例如下：若规定A点电势为5V，B点为3V，则UAB=2V；若将零势点提高2V，则A变为3V，B变为1V，但UAB仍为2V。这就像海拔高度可变，但两地高差不变一样。 1. 回忆并阐述静电力做功的特点。
2. 理解电势能是系统共有的能量，分析其变化规律。
3. 思考为何需要引入与试探电荷无关的新物理量。
4. 参与推导过程，理解电势差与电势的定义逻辑。
评价任务 概念理解：☆☆☆
公式推导：☆☆☆
本质把握：☆☆☆
设计意图 遵循“现象—规律—概念—应用”的认知路径，通过层层设问引导学生自主发现知识生成的必要性；利用“功—能”关系作为主线贯穿始终，突出物理思想的一致性；采用类比法化解抽象难点，使学生在已有经验基础上实现知识迁移；强调电势差的绝对性有助于建立正确的物理观念。
实验探究，深化理解
【10分钟】 一、演示平行板电容器电势分布实验。 （一）、搭建实验装置，讲解原理。
教师展示由两块平行金属板构成的电容器，连接直流电源（如12V电池），形成匀强电场。用绝缘支架固定一根金属探针，连接数字电压表的正极，电压表负极接地（即接电源负极，设为零势点）。教师说明：“现在我将探针依次接触电容器内不同位置的导电纸或直接伸入间隙，电压表显示的就是该点相对于地的电势。”
（二）、操作演示，引导观察记录。
教师缓慢移动探针，从靠近负极板的位置开始，逐步向正极板移动，每间隔一定距离读取一次电压值，并请一名学生协助将数据记录在黑板表格中。例如：
位置靠近负极中间偏负 中央中间偏正靠近正极 电势 1.0 V 3.5 V6.0 V8.5 V 11.0 V
观察发现：电势随位置均匀升高，呈线性分布。教师提问：“这说明在匀强电场中，电势是如何变化的？”引导学生得出“沿电场线方向电势逐渐降低”的结论。
二、引导学生分析电势差与电场强度的关系。 （一）、结合数据推导E = U/d。
教师引导：“已知两板间距d=0.1m，总电压U=12V。根据实验数据，中央到负极的电势差约为5V，距离约0.05m。计算得E ≈ 5V / 0.05m = 100 V/m。而整体E = 12V / 0.1m = 120 V/m，接近一致。”由此引出匀强电场中电势差与电场强度的关系式E = U/d，为下一节学习埋下伏笔。 1. 观察实验现象，记录电势数据。
2. 分析数据规律，归纳电势变化趋势。
3. 验证“沿电场线方向电势降低”的结论。
4. 初步感知E与U的关系。
评价任务 实验观察：☆☆☆
数据分析：☆☆☆
规律归纳：☆☆☆
设计意图 通过可视化实验增强学生的感性认识，将抽象的“电势”转化为可测量的具体数值；培养学生获取信息、处理数据和归纳结论的能力；实验结果直接支持理论结论，增强说服力；提前渗透E与U的关系，体现知识的整体性与连贯性。
典例剖析，巩固提升
【7分钟】 一、讲解典型例题，规范解题思路。 （一）、呈现例题1：电势差与做功计算。
题目：在电场中把一个电荷量q = -2.0×10 C的点电荷从A点移到B点，克服电场力做功6.0×10 J。求：(1) A、B两点间的电势差UAB；(2) 若规定B点电势为零，则A点电势是多少？
教师边讲解边板书：
解：(1) 电场力做功WAB = -6.0×10 J（因是克服电场力做功）
由UAB = WAB/q 得：
UAB = (-6.0×10 ) / (-2.0×10 ) = 30 V
(2) 由UAB = φA - φB，φB = 0，故φA = UAB = 30 V
强调：负电荷移动时做功符号的处理，以及电势差与电势的关系。
（二）、呈现例题2：电势高低判断。
题目：如图所示为某电场的电场线分布，a、b为电场线上两点。下列说法正确的是：
A. a点电势高于b点电势
B. a点电场强度大于b点电场强度
C. 正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 将负电荷从a移到b，电场力做正功
教师引导学生逐项分析：沿电场线方向电势降低 → A正确；电场线疏密反映E大小 → B需视图判断；正电荷在高电势处电势能大 → C正确；负电荷从高电势移向低电势，电场力做负功 → D错误。最终确定答案为A、C。 1. 听讲并记录解题步骤。
2. 理解电势差与做功的符号关系。
3. 掌握电势高低的判断方法。
4. 辨析电势、电场强度与电势能的区别。
评价任务 公式应用：☆☆☆
符号判断：☆☆☆
概念辨析：☆☆☆
设计意图 通过典型例题训练学生运用公式解决实际问题的能力；强化对电势差定义式的理解和符号规则的掌握；通过多选项辨析题提升学生综合分析能力，澄清常见误区；板书示范规范表达，培养学生良好的解题习惯。
课堂小结，升华主题
【5分钟】 一、结构化回顾本节知识体系。 （一）、师生共同梳理知识脉络。
教师引导学生一起回顾：“今天我们沿着‘功—能’这条主线，完成了对电场能量属性的探索。首先，我们认识到静电力做功与路径无关，因此可以定义电势能；但由于电势能依赖于试探电荷，我们需要一个更本质的量——于是我们引入了电势差UAB = WAB/q，它是电场中两点间的固有属性；进而定义了电势φ，它是相对于零势点的相对量。我们还通过实验验证了在匀强电场中沿电场线方向电势逐渐降低，并初步感知了电场强度与电势差的关系。”
二、升华情感，联系科技与人生。 （一）、引用名言，感悟物理之美。
教师深情总结：“爱因斯坦曾说：‘想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界，推动进步，是知识进化的源泉。’今天我们所学的‘电势’，看不见摸不着，却真实存在，它支撑着现代电子技术的发展。从手机屏幕的点亮，到医院里的心电监护，再到遥远太空的卫星通信，无一不在诉说着‘电压’的力量。希望同学们不仅能掌握这些公式，更能体会物理背后的思维之美——那种从现象中提炼本质、用简洁语言描述复杂世界的智慧。愿你们在未来的人生旅途中，也能像探索电场一样，勇敢追寻那些隐藏在表象之下的真理之光。” 1. 参与知识梳理，构建思维导图。
2. 理解电势概念的物理本质。
3. 感受物理与科技、生活的紧密联系。
4. 升华学习情感，树立科学理想。
评价任务 知识梳理：☆☆☆
思想感悟：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 采用结构化+升华式总结，既帮助学生系统整合知识，又提升课程的思想高度；引用爱因斯坦名言增强文化厚度，激发学生对科学的敬畏与热爱；将电势的学习延伸至科技进步与人生追求，落实“科学态度与责任”的核心素养，实现立德树人的教育目标。
作业设计
一、基础巩固题
1. 关于电势和电势差，下列说法正确的是（ ）
A. 电势是矢量，方向由高电势指向低电势
B. 电势差的大小与零势点的选择有关
C. 沿电场线方向，电势逐渐降低
D. 电场中某点的电势与试探电荷的电量成反比
2. 在电场中，把电荷量为4.0×10 C的正电荷从A点移到B点，电场力做功8.0×10 J。求：
（1）A、B两点间的电势差UAB；
（2）若φB = 0，则φA为多少？
二、能力提升题
3. 如图所示为一对等量异种点电荷的电场线分布图，O为连线中点，a、b为中垂线上关于O对称的两点，c、d为连线上关于O对称的两点。请比较以下各点的电势高低：
（1）φa 与 φb
（2）φc 与 φd
（3）φa 与 φc
（要求写出判断依据）
三、实践拓展题
4. 查阅资料，了解生活中哪些设备利用了电势差原理工作（至少列举三种），并简要说明其工作原理。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. C 【解析】电势是标量，A错；电势差是绝对的，B错；沿电场线方向电势降低，C正确；电势是电场本身的属性，与试探电荷无关，D错。
2. 解：（1）UAB = WAB/q = (8.0×10 )/(4.0×10 ) = 20 V
（2）由UAB = φA - φB，φB = 0，得φA = 20 V
二、能力提升题
3. 解：（1）φa = φb，因为中垂线是等势线；
（2）φc > φd，c靠近正电荷，d靠近负电荷；
（3）φa > φc，中垂线上电势高于负电荷一侧的电势。
板书设计
1.5 电势 电势差
【左侧主板书】
一、电场力做功特点：
W 与路径无关 → 可定义电势能 E_p
二、电势能 E_p：
→ 属于“电荷+电场”系统
→ W_AB = E_pA - E_pB
三、电势差 U_AB：
定义式：U_AB = W_AB / q
单位：伏特（V）
特点：绝对量，与零势点无关
四、电势 φ：
φ = E_p / q
相对性：与零势点选择有关
φ_A - φ_B = U_AB
五、重要结论：
沿电场线方向，电势逐渐降低
【右侧副板书】
类比：高度 h —— 电势 φ
　　　重力势能 mgh —— 电势能 E_p
　　　重力做功 mgΔh —— 电场力做功 qU
实验现象：匀强电场中电势线性变化
→ E = U/d（预告）
教学反思
成功之处
1. 成功运用“心电图”这一生活实例导入，有效激发了学生的学习兴趣与社会责任感，实现了从生活走向物理的教学理念。
2. 通过“重力场—电场”的系统类比，帮助学生顺利跨越抽象概念的理解障碍，多数学生能准确说出电势与高度的对应关系。
3. 实验演示直观展示了电势的空间分布，增强了学生的感性认识，数据记录与分析过程提升了科学探究素养。
不足之处
1. 部分学生在处理负电荷移动时的功与电势差符号关系仍显混乱，反映出对“克服电场力做功”的理解不够深入。
2. 课堂前半段节奏稍快，个别基础薄弱学生在公式推导环节出现思维滞后现象。
3. 小组讨论时间略显不足，未能充分展开对“电势能归属”问题的深度辩论。