高中物理-1.5《電勢差》教學設計學情分析教材分析課后反思

《電勢差》教學設計第五節(jié)電勢差教學目標：（一）知識與技能掌握電勢差的概念。會應用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。（二）過程與方法通過類比法教學，使學生理解電勢差的概念；應用所學知識推導靜電力做功與電勢差的關系式。（三）情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)對比學習的學習方法，培養(yǎng)邏輯思維能力。教學重點應用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。教學難點應用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。歸納推理法、講授法教學過程：（一）引入新課教師：用不同的位置作為測量高度的起點，同一位置的高度的數(shù)值就不同，但兩地方的高度差保持不變。同理，選擇不同位置作為電勢零點，電場中某點的電勢的數(shù)值也會改變，但電場中某兩點間的電勢的差值保持不變。因此，物理學中，電勢的差值往往比電勢更重要。教師：電場中兩點間電勢的差值，叫做電勢差。那么，電勢差與靜電力做功和電荷的電勢能之間有什么關系呢？下面我們就來推導它們間的關系。（二）進行新課1、電勢差：（又叫電壓）（1）定義：電荷q在電場力作用下由A點移到另一點B的過程中，電場力做的功WAB與電荷量q的比值，叫A、B兩點之間的電勢差UAB。（2）定義式：（3）單位：伏特符號：V1V=1J/C（4）物理意義：電勢差的值即為電場力作用下兩點間移動一庫侖的正電荷電場力做的功。2、電勢差與電勢的關系教師活動：引導學生推導電勢差與電勢的關系式設電場中A點的電勢為，B點的電勢為，則有或者表示成顯然討論：（1）電勢差可以是正值也可以是負值，電勢差的正負表示什么意義？（2）電勢的數(shù)值與零電勢點的選取有關，電勢差的數(shù)值與零電勢點的選取有關嗎？為什么？這與力學中學過的哪個概念相似？判一判1、電勢差有正負，是矢量（）2、電場中兩點間電勢差是恒定的，與零電勢點選取無關。（）3、若UAB>0，說明從A到B電勢降低。（）例1、如圖所示，A、B、C為同一電場線上的三點，取B點電勢為零時，A點的電勢C點的電勢（1）A、C的電勢差是多少？C、A兩點的電勢差是多少？（2）若取C點為零電勢點，則A、C兩點的電勢差是多少？、又各是多少？3、靜電力做功與電勢差的關系教師活動：引導學生推導靜電力做功與電勢差的關系式電荷q從電場中A點移到B點，由靜電力做功與電勢能變化的關系可得：由電勢能與電勢的關系可得：；所以：即或討論：UAB由什么決定？由WAB、q決定嗎？WAB由q、UAB決定嗎？［學生答］UAB僅由電荷移動的兩位置A、B決定，與所經(jīng)路徑，WAB、q均無關，但可由UAB=計算UAB，而WAB卻由q，UAB決定。這些也可由比值定義法定義概念的共性規(guī)律中得到。［引導學生得出］電勢差UAB與q、WAB均無關，僅與電場中A、B兩位置有關。故電勢差反映了電場本身的性質(zhì)。電勢差的物理意義：電勢差反映了電場本身的性質(zhì)。電勢差的單位：伏特符號V1V=1J/C電勢差是標量。點評：知道了電場中兩點的電勢差，就可以很方便地計算在這兩點間移動電荷時靜電力做的功，而不必考慮靜電力和電荷移動的路徑。判一判1．若電場中兩點間的電勢差UAB＝1V，則將單位電荷從A點移到B點，電場力做功為1J．()2．將電荷量為q的電荷從A點移到B點與將－q從B點移到A點電場力所做的功相同．()3．若將電荷q從電場中的A點分別移到B、C、D各點過程中，電場力做功相同，則B、C、D三點的電勢必然相等．()[例題2]（教材21頁）教師引導學生分析、求解。培養(yǎng)學生對概念的理解能力和分析解決問題的能力。例題之后教師要幫助學生及時總結(jié)點評：在應用公式或時，對各物理量的符號的處理方法：

計算時將各量的正、負號代入公式，并根據(jù)結(jié)果的正、負號進行判斷。（三）課堂練習：1、關于電勢差和電場力作功的說法中，正確的是()A．電勢差的大小由電場力在兩點間移動電荷做的功和電荷的電量決定B．電場力在兩點間移動電荷做功的多少由兩點間電勢差和該電荷的電量決定C．電勢差是矢量，電場力做功是標量D．在勻強電場中與電場線垂直方向上任意兩點移動電荷電場力不做功2、電場中，A、B兩點間的電勢差UAB=20V，將點電荷q=-2×10-9C，由A點移到B點，電場力所做的功是多少？3.在電場中一條電場線上有A,B兩點,如圖所示,若將一電荷q=-2.0×10-6C從A點移到B點,電荷克服電場力做了4.0×10-4J的功.求：(1)UAB等于多大?(2)電場線的方向如何?(3)如在電場中有另一點C,已知UAC=500V,若把這一負電荷從B移到C點,電場力做功多大?（四）課堂總結(jié)：電場中兩點的電勢差，由電場本身的初、末位置決定，與在這兩點間移動電荷的電荷量、電場力做功的多少無關．在確定的電場中，即便不放入電荷，任何兩點間的電勢差都有確定的值，不能認為UAB與WAB成正比，與q成反比．只是可以利用WAB、q來測量A、B兩點電勢差UAB．電場力做功W＝qU．功的大小對給定的電荷來說與其運動路徑無關，僅由起始和終了位置的電勢差有關，此公式適用于一切電場．（五）課余作業(yè)：書面完成P22“問題與練習”第1、2題；思考并回答第3題。教后記：在講解電勢差和電勢的關系時采用類比法（和高度，高度差相比），學生在這一概念的掌握上效果較好。在講解電勢差和靜電力做功的關系時，由于學生在前面一節(jié)關于電場力做功與電勢能關系的學習時掌握不牢固，在運用這塊知識時不是很連貫。2、在電場力做功與電勢能的變化的關系講解上給了學生一些有用的結(jié)論，學生判斷較熟練。學業(yè)分層測評(五)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．如圖1-5-4所示，A、B是電場線上的兩點，將一點電荷q從A點移動到B點，電場力做功W，且知A、B間的距離為x，以下說法中正確的是()【導學號：08160037】圖1-5-4A．由公式W＝qU可得，A、B兩點間的電勢差為eq\f(W,q)B．由公式W＝Eqx可得，A點的電場強度為E＝eq\f(W,qx)C．由公式W＝Eqx可得，B點的電場強度為E＝eq\f(W,qx)D．A點的電勢為eq\f(W,q)【解析】由W＝qU知U＝eq\f(W,q)，且A點的電勢比B點的電勢高，所以選項A正確；由于不知該電場是否是勻強電場，靜電力可能不為恒力，所以選項B、C錯誤；題中沒有指明零電勢點，所以選項D錯誤．【答案】A2．如圖1-5-5所示點電荷電場中，將檢驗電荷從A點分別移到以點電荷為中心的同一圓周上的B、C、D、E各點，則電場力做功()圖1-5-5A．從A到B做功最多B．從A到C做功最多C．從A到E做功最多D．做功一樣多【解析】題圖中B、C、D、E四點在一個等勢面上，它們與A點間的電勢差均相等，即UAB＝UAC＝UAD＝UAE，據(jù)公式W＝qU可知，D正確．【答案】D3．如圖1-5-6所示，三個等勢面上有a、b、c、d四點，若將一正電荷由c經(jīng)a移到d，電場力做正功W1，若由c經(jīng)b移到d，電場力做正功W2，則()【導學號：08160038】圖1-5-6A．W1>W2φ1>φ2B．W1<W2φ1<φ2C．W1＝W2φ1<φ2D．W1＝W2φ1>φ2【解析】由W＝Uq可知，W1＝W2.由Wcd＝Ucd·q，Wcd>0，q>0，可知Ucd>0，故φ1>φ2>φ3，D正確．【答案】D4．在靜電場中，一個電子由a點移到b點時電場力做功為5eV，則下列說法正確的是()A．電場強度的方向一定由b沿直線指向aB．a(chǎn)、b兩點間電勢差Uab＝5VC．電子的電勢能減小5eVD．電子的電勢能減小5J【解析】電場力對電子做正功5eV，電子的電勢能減小5eV，C正確，D錯誤；由Uab＝eq\f(Wab,q)可得Uab＝eq\f(5eV,－e)＝－5V，B錯誤；雖然φa<φb，但電場強度的方向不一定由b沿直線指向a，A錯誤．【答案】C5．電場中有A、B兩點，一個點電荷在A點的電勢能為1.2×10－8J，在B點的電勢能為0.80×10－8J．已知A、B兩點在同一條電場線上，如圖1-5-7所示，該點電荷的電荷量數(shù)值為1.0×10－9C，那么()圖1-5-7A．該電荷為負電荷B．該電荷為正電荷C．A、B兩點的電勢差大小為4.0VD．把電荷從A移到B，電場力做功為W＝4.0J【解析】由電荷在A、B兩點的電勢能可知，該電荷從A點移到B點電場力做功WAB＝EpA－EpB＝4×10－9J，題中所給的只是點電荷的電荷量數(shù)值為1.0×10－9C，但是沒有明確該電荷的正、負，所以我們可以根據(jù)電勢差的計算公式求出A、B兩點的電勢差大小為|UAB|＝eq\f(|WAB|,|q|)＝eq\f(4×10－9,1.0×10－9)V＝4.0V，不過無法比較A、B兩點電勢的高低，因而只有C選項正確．【答案】C6．靜電場中，帶電粒子在電場力作用下從電勢為φa的a點運動至電勢為φb的b點．若帶電粒子在a、b兩點的速率分別為va、vb，不計重力，則帶電粒子的比荷eq\f(q,m)為()【導學號：08160039】A.eq\f(v\o\al(2,a)－v\o\al(2,b),φb－φa) B.eq\f(v\o\al(2,b)－v\o\al(2,a),φb－φa)C.eq\f(v\o\al(2,a)－v\o\al(2,b),2φb－φa) D.eq\f(v\o\al(2,b)－v\o\al(2,a),2φb－φa)【解析】帶電粒子從a到b，電場力做的功W＝qUab＝q(φa－φb)，由動能定理得q(φa－φb)＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,b)－veq\o\al(2,a))，故eq\f(q,m)＝eq\f(v\o\al(2,a)－v\o\al(2,b),2φb－φa)，C正確．【答案】C7．如圖1-5-8所示，三個同心圓是以點電荷Q為圓心的等勢面，相鄰等勢面的電勢差相等，則下列說法正確的是()圖1-5-8A．一個點電荷＋q在B點所受的電場力比在A點的大B．一個點電荷＋q在B點具有的電勢能比在A點的小C．將同一個電荷由B點移到D點電場力做的功比由C點移到A點多D．將電荷＋q由B點移到C點，電場力做正功【解析】點電荷電場中，離點電荷越近場強越大，所以EA>EB，點電荷＋q在A點受的電場力比在B點受的電場力大，A錯誤；從B向A移動＋q，電場力做正功，電勢能減小，即＋q在B點電勢能比在A點大，B錯誤；從B到D移動電荷量為＋q的電荷，靜電力做功WBD＝qUBD，從C到A所做的功是WCA＝qUCA，因為UBD＝UCA，故WBD＝WCA，C錯誤；從B到C移動＋q，電場力做正功，D正確．【答案】D8．如圖1-5-9所示是一勻強電場，已知場強E＝2×102N/C，現(xiàn)讓一個帶電荷量q＝－4×10－8C的電荷沿電場方向從M點移到N點，M、N間的距離x＝30cm.試求：圖1-5-9(1)電荷從M點移到N點電勢能的變化．(2)M、N兩點間的電勢差．【解析】(1)負電荷從M點移到N點時，所受電場力的方向與場強方向相反，故電場力做負功為WMN＝qEx＝－4×10－8×2×102×0.3J＝－2.4×10－6J.因電場力做負功，電荷的電勢能增加，增加的電勢能等于電荷克服電場力做的功，所以電荷電勢能增加了2.4×10－6J.(2)M、N兩點間的電勢差UMN＝eq\f(WMN,q)＝eq\f(－2.4×10－6J,－4×10－8C)＝60V.【答案】(1)電勢能增加了2.4×10－6J(2)60V[能力提升]9．(多選)(2016·玉溪高二檢測)如圖1-5-10所示的勻強電場E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作為頂點構(gòu)成一正方體空間，電場方向與面ABCD垂直．下列說法正確的是()【導學號：08160040】圖1-5-10A．AD兩點間電勢差UAD與AA′兩點間電勢差UAA′相等B．帶正電的粒子從A點沿路徑A→D→D′移到D′點，電場力做功C．帶負電的粒子從A點沿路徑A→D→D′移到D′點，電勢能減小D．帶電的粒子從A點移到C′點，沿對角線AC′與沿路徑A→B→B′→C′電場力做功相同【解析】電場方向與面ABCD垂直，所以面ABCD是等勢面，A、D兩點的電勢差為0，又因A、A′兩點沿電場線的方向有距離所以UAA′不為0，所以選項A錯．帶正電的粒子從A點到D電場力不做功，而由D→D′電場力做正功，所以選項B正確；同理，帶負電的粒子從A點沿路徑A→D→D′移到D′點，電場力做負功，電勢能增大，選項C錯；由電場力做功的特點(電場力做功與路徑無關，只與初末位置的電勢差有關)得選項D也正確．【答案】BD10．(多選)如圖1-5-11所示，在a點由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，粒子到達b點時速度恰好為零，設a、b所在的電場線豎直向下，a、b間的高度差為h，則()圖1-5-11A．帶電粒子帶負電B．a(chǎn)、b兩點間的電勢差Uab＝eq\f(mgh,q)C．b點場強大于a點場強D．a(chǎn)點場強大于b點場強【解析】帶電粒子由a到b的過程中，重力做正功，而粒子運動到b點時動能沒有增大，說明靜電力做負功．根據(jù)動能定理有：mgh－qUab＝0，解得a、b兩點間電勢差為Uab＝eq\f(mgh,q).因為a點電勢高于b點電勢，Uab>0，所以粒子帶負電，選項A、B正確．帶電粒子由a運動到b過程中，在重力和靜電力的共同作用下，先加速運動后減速運動，因為重力為恒力，所以靜電力為變力，且靜電力越來越大，由此可見b點場強大于a點場強，選項C正確，D錯誤．【答案】ABC11．為使帶負電的點電荷q在一勻強電場中沿直線勻速地由A運動到B，必須對該電荷施加一個恒力F，如圖1-5-12所示．若AB＝0.4m，α＝37°，q＝－3×10－7C，F(xiàn)＝1.5×10－4N，A點的電勢φA＝100V(不計該電荷受到的重力)．【導學號：08160041】圖1-5-12(1)在圖中用實線畫出電場線，用虛線畫出通過A、B兩點的等勢線，并標明它們的電勢；(2)求q在由A到B的過程中電勢能的變化量．【解析】(1)如圖所示，電荷由A到B過程中電場力做的功WAB＝－WF＝－F·ABcosα＝－4.8×10－5JA、B兩點的電勢差UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－4.8×10－5,－3×10－7)V＝160V即φA－φB＝160V所以φB＝φA－160V＝(100－160)V＝－60V過A、B的等勢線如圖所示．(2)q由A到B的過程中，電勢能的變化量等于克服電場力做的功，ΔEp＝－WAB＝4.8×10－5J，電勢能增加．【答案】(1)見解析圖(2)4.8×10－5J12.如圖1-5-13所示，在豎直平面內(nèi)，光滑絕緣直桿與半徑為R的圓周交于B、C兩點，在圓心處有一固定的正點電荷，B點是AC的中點，C點位于圓周的最低點．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為－q套在桿上的帶負電小球(可視為質(zhì)點)從A點由靜止開始沿桿下滑．已知重力加速度為g，A點距過C點水平面的豎直高度為3R，小球滑到B點時的速度大小為2eq\r(gR).求：圖1-5-13(1)小球滑至C點時的速度的大小；(2)A、B兩點間的電勢差；(3)若以C點為參考點(零電勢點)，試確定A點的電勢．【解析】(1)B、C兩點電勢相等，小球從B到C的過程中電場力做的總功為零．由幾何知識可得B、C兩點的高度差為eq\f(3,2)R，根據(jù)動能定理，有mg×eq\f(3,2)R＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－eq\f(1,2)m(2eq\r(gR))2所以vC＝eq\r(7gR).(2)UAB＝UAC，從A到C重力、電場力都做正功，則3mgR＋(－q)×UAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)所以UAB＝－eq\f(mgR,2q).(3)φC＝0，UAB＝UAC＝φA－φC＝φA則φA＝UAB＝－eq\f(mgR,2q).【答案】(1)eq\r(7gR)(2)－eq\f(mgR,2q)(3)－eq\f(mgR,2q)學情分析：本節(jié)內(nèi)容涉及的概念有電勢、電勢能、電場力做功和電勢差的關系等，概念多且抽象，概念間的關系也較復雜，再加上靜電力做功公式中正負號的應用以及正負號的物理意義等，都會對學生的學習構(gòu)成困難。電勢差即電壓，學生在初中時有過學習。高中階段的學習是對其概念的深化。教學中要以學生原有的知識（電勢的定義、電場力做功與電勢能的關系）作為新知識（電勢差）的生長點，引導學生從原有的知識中生長出新知識，能夠激發(fā)出學生的好奇心和求知欲，并體會收獲的喜悅，同時還能培養(yǎng)學生的演繹思維能力。效果分析：這節(jié)課的課堂效果是比較不錯的。在教師啟發(fā)和引導下，學生從電勢差概念的獲得，到電勢差和電勢的關系認識，再到靜電力做功與電勢差的關系應用等知識，層層遞進，步步深入，掌握和理解了所內(nèi)容，能夠應用所學知識解決問題。這節(jié)課完成了教學目標，學生能夠很好的理解和把我本節(jié)課的重點和難點。但在這一節(jié)課中主要有下面的問題需要注意：1、在講解電勢差和電勢的關系時采用類比法（和高度，高度差相比），學生在這一概念的掌握上效果較好。2、在講解電勢差和靜電力做功的關系時，由于學生在前面一節(jié)關于電場力做功與電勢能關系的學習時掌握不牢固，在運用這塊知識時不是很連貫。3、在電場力做功與電勢能的變化的關系講解上給了學生一些有用的結(jié)論，學生判斷較熟練。教后反思這節(jié)課總的思想是改變以往的傳統(tǒng)的教學方式，在以往的物理教學中，課堂只是老師的舞臺，學生只是一個接收器，教師講的頭頭是道，天花亂墜，學生聽得昏昏欲睡，課堂死氣沉沉，課堂效率非常低下，學生學習的主動性，創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神被扼殺。這節(jié)課總的設計思路是：首先，根據(jù)這節(jié)課的重點、難點設計幾個有臺階性的問題；然后通過學生課前的自主學習回答的問題，和學生根據(jù)自學獨立完成的課后習題，老師通過批閱學生的學案發(fā)現(xiàn)學生存在哪些集中的問題，最后，在課堂上針對學生存在的問題通過組內(nèi)交流、討論糾錯；組與組之間的爭辯，使重點難點得以突破，使學生對知識理解程度進一步提升。如問題3：電勢的數(shù)值與零電勢點的選取有關，電勢差的數(shù)值與零電勢點的選取有關嗎？這與力學中學過的哪個概念相似？不同的學生有不同的觀點。有的同學回答的問題與后面的針對練習發(fā)生矛盾，甚至有的學生從重力勢能的變化來思考這個問題。這樣大大擴大了學生的思維空間，并且使學生前后知識聯(lián)系更加緊密，更透徹。通過本節(jié)課暴露出來的問題也引起了我的高度重視，一是學生對于布置的研究問題不是很重視，通過調(diào)查，一方面，是因為剛開始，學生還沒有意識到它的重要性；另一方面，剛開始要有個適應期，提的問題可能太大，太難，以后盡可能使問題具體一些，使學生能領會老師的意圖。本節(jié)暴露出的第二個問題是學生碰到問題不會思考，不知道如何下手，我明顯感覺到學生的大腦轉(zhuǎn)動不很靈活。這是由于長期老師直接把現(xiàn)成知識教給學生，使學生的思維能力一直得不到培養(yǎng)。這更說明有培養(yǎng)學生研究能力、思考能力的必要性。通過不斷地反思與嘗試，我深深地體會到，學生應該是學習研究的主體，他應該得到的是“漁”而不是“魚”。教學的過程應該是師生互動、生生互動、共同學習、共同進步的過程，教師要放開手腳讓學生去表現(xiàn)，放下架子與學生交流，蹲下身子與學生對話，真正把課堂還給學生，讓學生真正動起來。雖然大的方向已經(jīng)確定，但在改變過程中會許多意想不到的問題，得靠自己去多摸索，多與學生溝通，多思考，多問計于他人，我想，隨著一個一個問題的解決，成功一定會離我越來越近。對于這次實驗，既不能悲觀失望，也不能盲目樂觀，不論怎樣，我都會義無反顧地走下去，永不言棄。教材分析：本節(jié)內(nèi)容再次運用類比的方法，把電勢差與高度差進行類比引入電勢差的概念。同時，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。然后運用理論探究的方法，由電場力做功和電勢能的關系導出電場力做功和電勢差的關系。使求靜電力做功的計算十分方便，不必考慮靜電力的大小和電荷移動的路徑，特別是對于靜電力是變力時，就只能用WAB＝qUAB來計算。觀看記錄：上午觀看了老師講的高中物理3—1章《電勢差》一課，這節(jié)課通過采用啟發(fā)式教學不僅使學生掌握了電勢差、電勢的概念，理解了電勢的變化與電場力做功的關系，也培養(yǎng)了學生分析、推理能力，而且還學會了用類比的方法來研究抽象的物理概念、規(guī)律，我認為這是一堂充滿生命活力的課，是一堂能促進學生全面發(fā)展的課，如何采用類比的手段將抽象概念的學習具體化滲透解決問題的思想方法，是我在本節(jié)課中學到的東西。本節(jié)課經(jīng)過了精心的安排和設計：首先，從教學設計上看，本節(jié)課突現(xiàn)采用類比的手段將重力場中的重力、高度差、重力勢、重力勢能同抽象的電場力、電勢差、電勢、電勢能概念具體化，落實了這些概念的三維目標，突破重難點。其次，從課堂教學來看，老師能很好地把握住教材的要求，始終以引導學生為主，啟迪學生思維，滲透物理思維和方法。再則，展示了該老師是有扎實的基本功，整個課結(jié)構(gòu)嚴謹，一氣呵成，課堂內(nèi)容豐富充實，老師對課堂的駕馭能力在本節(jié)課堂上也發(fā)揮得淋漓盡致。本節(jié)課的具體亮點具體體現(xiàn)在以下幾個方面：1有效地為學生提供充分的思考，學習時機。上課的教師充分考慮到物理知識自身的特點，遵循學生學習的心理規(guī)律，從學生已有的知識經(jīng)驗出發(fā)，讓學生去體驗物理知識的形成教程。通過學生學習的魚和熊掌的寓言故事引入新課，加強學生的感性知識，通過類比手段降低學生對抽象概念理解的難度，再引導學生把這些直觀的感性認識進行擴展抽象上升理性認識，最后把這些認識和知識加以鞏固。2、充分利用教學素材，啟迪思維，教師在主導作用和學生的主體作用得到發(fā)揮。教師在教學中應遵循和貫徹“以學生為主體，以教師為主導，以思維為主線”這一原則，現(xiàn)代教學觀要求教師把整個學習過程盡量還給學生，無論是概念理解，還是方法選擇，都盡量讓學生自己主動積極表述，力爭讓學生在獨立思考等生動有趣的活動中豐富體驗