电势差 电势

教学目标

知识目标

　　1、理解电势差是描述电场的能的性质的物理量，理解电势差与零点电势面位置的选取无关，熟练应用其概念及定义式 进行相关的计算．

　　2、理解电势是描述电场的能的物理量，知道电势与电势差的关系 ，电势与零势面的选取有关，知道在电场中沿着电场线的方向电势的变化．

　　3、知道电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系．

能力目标

　　利用学生已经掌握的知识进行类比、概括讲述新知识，培养学生对新知识的自学能力，逻辑推理能力，以及抽象思维的能力．

情感目标

　　通过对原有知识的加工，对新旧知识的类比、概括，培养学生知识自我更新的能力．

教学建议

教学建议
　　在本节内容中，涉及到电势的讲解，与前面所学的重力势能有相似的规律和原理，因此讲解时可以采取类比、概括这一物理教学中常用的教学方法．教材中首先导出电场力做功的特点，对比重力做功引起势能的变化，得到电势、电势差、电势能的概念，并指出电势能与电场力做功之间的关系：电势能的改变＝＝电场力做的功．

教法建议
　　在讲解中，知识点上需要明确的是：
　　（1）除了需要说明电势的单位以及标量性，还需要强调电势公式是定义式，电场中某一点的电势与电荷在电场中的电势能无关，与电荷的多寡无关；而电场中某点的电势与产生电场的源电荷有关，与该点在电场中的位置有关．
　　（2）关于电势公式的应用时，注意公式中物理量的正负，理解正负只是表示电势的高低而不是方向．
　　（3）关于电势的讲解：一是需要注意的是零电势的选取（理论上以距离电场无限远处为零电势，实际上以大地的电势为零电势）；二是电势沿着电场线的方向逐渐降低．
　　（4）电荷在电场中两点之间的电势能之差是确定的．

重点难点分析
　　1、本节重点是电势差的概念以及定义式的应用，电场力做功与电势能改变的关系；
　　2、本节的难点是电势差的定义以及电势能与电场力做功的关系．

关于讲解——整体思路的建议
　　电势、电势差、电势能的概念比较抽象，在讲解时可以通过引入重力场的有关概念进行类比，以增强知识的可感知性，这有助于学生的理解．但还需要注意的是，在讲解中不仅要掌握好教学的深度，同时要加强学生从不同的知识角度——能的角度、功能关系的角度学习本节知识，从一个更高的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，这也是教师急需要注意的问题．

 

电势差、电势教学设计示例

一、复习引入

　　教师讲解（出示图片）：

　　电场对放入其中的电荷有力的作用，对导体内部电荷同样有力的作用，此力可以做功，所以电场也有能的性质．下面我们从能量角度研究电场性质．

　　首先，我们先复习一下有关功的知识以及重力做功和重力势能的关系（如图）

一、功的量度：  

二、重力做功：

1、重力做功只与位置有关、与经过的路径无关；

2、重力做功与势能的关系：

3、重力势能是相对的，有零势能面。（人为选定）

4、重力势能的正负是相对于零势面而言的，不代表方向。数值上等于把物体从该点移到零势能面处时，重力所做的功

　　同样，我们还研究过其它力做功，如分子力做功使得分子势能发生变化，弹簧的弹力做功引起弹性势能的变化，那么电场力做功的情形又是怎样的呢？我们又是怎样来研究呢？

二、新授课

　　1、电势差

　　　

　　教师出示上图：在某一点电荷＋Q形成的电场中，将同一电荷放入电场的不同位置A、B两点，所受到的电场力是不同的，这是因为A、B两点的电场强度是不同的．为了研究问题的方便，我们以匀强电场为例，匀强电场中，电荷从A点移动到B点，电场力的大小 为恒力，则电场力做功大小为：           ( 为Eq与S之间的夹角)

　　在这里： 是一个与电荷本身无关的量，

　　类似如重力做功 也是与物体本身无关的物理量，只与重力场本身性质有关．

　　因此我们将 这一比值叫做A、B两点间的电势差，用 来表示电势差，单位伏特，简称伏，符号是V．电势差又叫电压．

         （1V＝1J/C）



　　电荷在场强为E的匀强场中，令电荷q由一点A移至另一点B时（如图）电场力所做的功 ，同样点电荷由A沿着某一曲线移至另一点C（AC在场强E的投影与AB相等）时电场力所做的功 ， 与 相等（具体证明可以类比重力做功，采用无限分割法进行证明），也就是说电场力做功与路径无关，仅与电荷运动的起末位置有关．此结论不仅适用于匀强电场而且适用于任何电场（在高中阶段不做具体证明）．

　　　　          

　　这样电场力所做的功可以是正值或负值，所以两点间的电势差也可以是正值或负值．

教师总结：

（1）A、B两点之间的电势差可以是正值，也可以是负值，数值上等于单位正电荷从A点移动到B点时电场力所做的功 ；

（2）电势差的单位——伏特（V），当q电量为1C时在某两点间做功为1J，则这两点之间的电势差为1V；

（3）不论电场如何分布，电场力是恒力还是变力，电场力做功的大小都可以用 计算得到；

　　2、电势

　　教师提出问题：物体在重力作用下移动的高度差越大，重力势能的变化也越大．高度差即高度的差值，电势差也就是电势的差值，那么如何定义电场中各点的电势？

　　分析： ，若将B点的电势定义为零电势点，则A点的电势等于单位正电荷由A点移动到B点——零电势点（参考点）时所做的功．

　　教师强调：电势通常用 来表示．电场中某一点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零点电势）时电场力所做的功．

　　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．

　　分析书中图14－24：

　　提出问题：在电场中沿着场强方向移动电荷，电场力做功，电势将如何变化？

　　分析：沿着电场线的方向将单位正电荷由A点移动到B点，电场力做正功，电势差大于零 ，即 ， ．

　　总结：沿着电场线的方向，电势越来越低．

　　3、电势能

　　物体在重力场中具有重力势能，而电荷在电场中也具有能——电势能．

　　重力做功使物体重力势能减少，重力做多少功，重力势能就减少多少，减少的重力势能转化为动能或其它形式的能，那么电场力做功与电势能的变化有什么关系呢？

　　类似的：

　　（1）电场力做功使电荷的电势能减少；

　　（2）电场力做多少功，电势能就减少多少；

　　（3）减少的电势能转化为电荷的动能或其它形式的能．

　　教师指导学生阅读104页例题2归纳总结判断做功为正或负的方法．

　　方法（1）可以在计算时将q、U的正负关系直接代入；

　　方法（2）在代入数值时以绝对值代入，再判断电场力做功的正负．

　　4、总结：

　　（1）电场中两点间电势差，类同重力场中两点的高度差．

　　电势差：         （1V＝1J/C）

　　U与W、q无关

　　（2）设定零电势点，由电势差定义各个点的电势：电场中某一点的电势 ，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零点电势）时电场力所做的功．

　　注意：电势的大小与参考点的选取无关；

　　电势差的大小与参考点的选取无关．

　　（3） ，沿着电场线的方向，电势越来越低．

　　（4）电势能是电荷在电场中具有的能：

　　电场力做功，电势能减少；做多少功，电势能就减少多少．

《电势差 电势》