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視頻標(biāo)簽：電勢差
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視頻課題：高中物理人教版選修3-1第一章靜電場《1.5 電勢差》陜西省 - 西安
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高中物理人教版選修3-1第一章靜電場《1.5 電勢差》陜西省 - 西安
《1.5 電勢差》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教材與學(xué)情分析】
本節(jié)內(nèi)容以電勢的概念為起點(diǎn)，引入電勢差的概念，并且得出電勢差與電勢零點(diǎn)的選擇無關(guān)。在物理學(xué)中，特別是在技術(shù)應(yīng)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(shè)置的例題，其目的在于訓(xùn)練學(xué)生在認(rèn)識靜電力做功與電勢差的關(guān)系時(shí)，進(jìn)一步理解WAB、UAB、q三個(gè)物理量正負(fù)號的運(yùn)用，提高其判斷能力。
學(xué)生在此處對三個(gè)物理量的正負(fù)號應(yīng)用及其物理意義的理解比較混亂，在學(xué)習(xí)時(shí)必須帶領(lǐng)學(xué)生一起討論。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
教學(xué)重點(diǎn)：靜電力做功公式WAB =UAB·q的推導(dǎo)和公式的具體應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn)：靜電力做功公式中正負(fù)號的應(yīng)用與正負(fù)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(shí)驗(yàn)，以探究的形式使學(xué)生很好的體驗(yàn)“電勢差”的概念以及建立過程。在學(xué)生對電勢差有了感性的認(rèn)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(xué)生對“電勢差”的概念有了一定的基礎(chǔ)后，通過例題形式總結(jié)其與靜電力做功的關(guān)系，形成物理規(guī)律。 二、科學(xué)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(jìn)而構(gòu)建模型，進(jìn)行科學(xué)的推理和論證。
三、科學(xué)探究的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動參與，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，并用實(shí)驗(yàn)證明，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和思維習(xí)慣。 四、態(tài)度與責(zé)任的體現(xiàn)
在科學(xué)探究的過程中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、持之以恒的科學(xué)態(tài)度。
【教學(xué)環(huán)節(jié)】
第一環(huán)節(jié)：演示實(shí)驗(yàn)，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(guān)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(yuǎn)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(xué)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(diǎn)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。可將手指觸碰球殼，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(xué)們回憶，電壓的單位是什么？）
上一節(jié)課我們也學(xué)了一個(gè)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?yàn)閮啥穗妱莶坏龋圆艜霈F(xiàn)電壓。
第二環(huán)節(jié)：總結(jié)實(shí)驗(yàn)，提出概念。（15分鐘）
一、電勢差
1、定義：電場中兩點(diǎn)間電勢的差值叫做電勢差，也叫電壓。
2、定義式：()()ABABBABAUUjjjj=-=-=- （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(bǔ)充：在演示實(shí)驗(yàn)中，教師手握日光燈遠(yuǎn)端，其實(shí)相當(dāng)于遠(yuǎn)端接地，則遠(yuǎn)端與大地等勢（如圖所示）。
第3頁
A B
如果在剛在的實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)端，沿徑向遠(yuǎn)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(dǎo)關(guān)系式。（25分鐘）
思考1：電勢差有正、負(fù)，是標(biāo)量還是矢量？正、負(fù)表示什么？
性質(zhì)：②標(biāo)量性。（0ABU> ，表明ABjj> ；0ABU< ，表明ABjj<。）
思考2：電場中已經(jīng)有“電勢”的概念，兩點(diǎn)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(xué)生討論）
eg1、如圖所示，A、B為兩個(gè)帶有等量異種電荷的平行金屬板，已知B板接地時(shí)，A=8Vj，M=6Vj，N=3Vj，求：
（1）MN=U？ （2）若換成A板接地，M=j？，N=j？，B=j？，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(diǎn)時(shí)，空間各點(diǎn)的電勢值都不同，但兩點(diǎn)間的電勢差是不變的，說明電勢差與零電勢的選取無關(guān)，在研究電場時(shí)更簡單、更有意義。
性質(zhì)：③絕對性。（與零電勢的選取無關(guān)。）
eg2、關(guān)注日光燈中一個(gè)帶電粒子q，假設(shè)其在靜電力作用下由A端運(yùn)動至B端，求靜電力對q做的功。
A B
+E
F
q
分析：勻強(qiáng)電場中電場力做功ABABWEql=×
非勻強(qiáng)電場中電場力做功()ABpApBABABABWEEqqqqUjjjj=-=-=-=（靜電力做的功等于電勢能的減少量。）
第5頁
以上推導(dǎo)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(guān)，兩者描述的側(cè)重點(diǎn)不同，電勢描述電荷在電場中某一點(diǎn)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(gè)狀態(tài)量，后者是個(gè)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(gè)公式不僅反映了靜電力做功與電勢差的關(guān)系，它也是電勢差的另一種定義方式：電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于移動電荷時(shí)靜電力做的功與電荷量的比值。這是一個(gè)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(guān)系：
AB
ABWUq=
eg2中的結(jié)果其實(shí)可以應(yīng)用到所有靜電場中，尤其是非勻強(qiáng)電場，只要知道兩點(diǎn)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(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功2.0×10-9J。再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，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(gè)電子從A點(diǎn)移至C點(diǎn)，靜電力做多少功？ 結(jié)果討論： 1、公式AB
ABWqU=應(yīng)用方法：（1）公式中各物理量均帶符號。分別討論三個(gè)物理量取
正號和取負(fù)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(fù)。（理解3）
2、移動同一個(gè)電荷，兩點(diǎn)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(lǐng)。（理解4）
3、課本P22“問題與練習(xí)2”。在研究微觀粒子時(shí)常用電子伏特（eV）做能量單位。1eV等于一個(gè)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(diǎn)。（2分鐘）
三、課堂小結(jié)
對一點(diǎn)談電勢，對兩點(diǎn)談電勢差。
第6頁
【板書設(shè)計(jì)】
E
A
B
φAφBABABUjj=-ABABWUq
=
固有性標(biāo)量性絕對性
1、比值定義法2、計(jì)算靜電力做功
3、公式應(yīng)用：①取絕對值 ②帶符號4、描述靜電力做功的本領(lǐng)
5、1eV=1.6×10-19J
ABpApBABAB
視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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