高中物理选修3—1第一章第五节
《电势差》教学设计
【教材分析】本节内容以电势的概念为起点，运用类比的方法引入电势差，同时得出电势差与零电势点的选取无关。随后从功和能的角度，分析静电力做功和电势差的关系，进而加深对电场基本性质的认识。
【设计思路】为了让学生对电势差这个抽象的概念有一个直观的认识，首先用演示实验激发学习热情和求知欲望。探索之旅从熟悉的匀强电场开始，在描述两点电势高低关系时自然的引入电势差这个概念。再设计学生实验，探究电势差与零电势的关系。学生的亲身参与，定能体会到电势差比电势更有意义，也有了深入了解电势差的冲动。教师适时引导，将研究的方向指向静电力做功与电势差的关系。从实验探究到理论推导，学生一步步接近电势差的本质，即电场能的性质。最后回到起点---演示实验，一切豁然开朗。
【学情分析】本章的前四节，学生已经认识了电荷、电荷之间相互作用的规律，也学习了描述电场性质的几个物理量：电场强度、电势能、电势等。静电力做功的特点，电场线与等势线，以及定义场强的方法都为学习本节打下基础。力、功和能量等仍然是电磁学的主要概念，所以本节课的学习注重从这三方面蓄备知识、提升能力。
【教学目标】
（一）、知识与技能
1、理解电势差的概念，知道电势差与零电势的选取无关。
2、掌握两点间电势差的表达式 ，知道电势差的正负号的意义。
3、知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系， 会应用静电力做
功的公式进行相关的计算。
4、理解电势差的决定因素，正确认识电场能的性质。
（二）、过程与方法
1、通过演示实验直观感受电势差，培养学生的观察、探索能力。
2、学生实验使学生亲身经历科学探究过程，提升实验操作能力和科学素养。
3、通过知识类比与方法迁移，培养学生综合分析的能力。 B
A A
B U ϕϕ-=
（三）、情感、态度和价值观
培养学生善于动手、勤于动脑以及规范操作的良好实验素质、协作精神和实事求是的科学态度。
【教学重点难点】
重点：1、电势差的表达式，及电势差与零电势的关系。
2、静电力做功与电势差的关系。
难点：电势差的决定因素
【教学过程】
引言：同学们，看教室里的这些灯管，如果不接电路的还能发光吗？
请看，这是一个静电球，把灯管靠近球壳，有什么现象？
演示实验：靠近静电球的灯管发出光亮
设问：这是为什么呢？通过今天的学习就能解释这一现象。
【新课内容】 右图所示电场中，A 、B 、C 三点中 电势最高，而 电势最低。
若以无穷远为零电势，则A 点电势比B 点高 ， B 点电势比A 点低 。
如何表示A 、B 间的这种电势关系呢？
物理学中，把电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。即：
或 显然 求电势差须指明是哪两点间的电势差
则A 、B 间的电势差 电势差有正负，其正负号有何意义？（学生作答，教师引导，电势差是标量）
【问题】若选择C 点为零势点，各点电势将怎样变化，A 、B 间的电势差会变吗？
(关注学生反应，议论声：不变)同学们的猜测有事实依据吗？
B A AB U ϕϕ-=A B BA
U ϕϕ-=A B AB U U -==AB U =
BA U
物理是以实验为基础的科学，我们就用实验来探究这个问题。
【学生实验】 探究电势差与零电势的关系
若把电源、开关和某导体连接，当电流流过该导体，两端就有电压，即电势差。但导体上不便于我们取点研究，所以用导电纸来替代。导电纸连入电路便会产生这样的电场。灵敏电流计的正、负接线柱分别连红、黑探针，本身用于测量电流，因为其内阻一定所以指针偏转的格数就能表示两点间电势差的大小。利用这样一组器材，我们探究A 、B 间的电势差与零电势的选取有什么关系，接下来怎么操作呢？
（学生就操作方案讨论发言）
按照这一方案，请同学们完成实验，并提出注意事项。
（实验结束，请同学填写数据）
观察这组同学的实验数据，相对不同的零势点，各点电势变了吗？
(1)各点电势与零电势的选取有关；
选择不同的零势点，U AB 变了吗？
(2)两点间的电势差与零电势的选取无关；
提问：你们组得到的U AB 多大？（学生作答）
为什么大家得到的U AB 数值又各不相同呢？学生回答：所选两点位置不同。看来：
(3)不同位置上两点之间的电势差一般不同，电势差与电场中两点位置有关。 【问题】电势差的大小与两点位置有怎样的关系呢？
现电场中有A 、B 两点，若把电荷从A 点移到B 点，无论沿哪条路径电场力做功只与始末位置有关，那么静电力做功与始末位置间的电势差又有什么关系呢？请大家借助功和能的关系推导静电力做功和电势差的关系。
（学生演板，教师分析） 该推导过程适用于任何电场。
提问1：电势差与静电力做功和电量存在因果关系吗？ 从功的定义式上看，静电力做功与力的大小和力方向的位移有关，当电量加倍力加倍，那么功也加倍，电B A O 2O 1AB 间电势差( )点电势( )点电势( )零电势点A ϕB ϕAB U W W
或 q
W U AB
AB =AB AB qU W =
量再变为三倍，力和功同时变为三倍，但我们发现功与电量的比值不变，这说明静电力做功和电量没有因果关系。即使没有电荷移动，没有做功，只要电场存在，两点间的电势差仍然存在。即U AB 由电场本身决定。
（1）U AB 与W AB 、q 无关，与电场本身相关。
提问2：U AB 由电场本身的什么因素决定呢？（学生回答，可能会谈到电场强度和距离）
教师：利用公式说明就是与电场强度和两点间的距离（或两点位置）决定。
（2）U AB 只与电场本身和两点位置有关。
从功和能的角度，我们更全面的认识了电势差。
若已知AB 间电势差，不管是在哪种电场，电荷沿什么样的路径，都可以很方便的求出电场力所做的功。 例题:在电场中把3.0 ×10-9C 的正电荷从A 点移到B 点,静电力做功1.5 ×10-7J.再把这个电荷从B 点移到C 点,静电力做功-6.0 ×10-7J 。 (1)A 、B 间，B 、C 间，A 、C 间的电势差各是多少？
(2)比较A 、B 、C 三点电势的高低，在下图电场中确定三点的位置。
(3)把一电子从A 点移到C 点电场力做多少功？（ ）
回到课前实验：没有接入电路的灯管如何能发光呢？（学生作答，提到电势差即可）
对比重力场中高度差形成水流，电场中电势差使灯管中出现电流而发光，这和自然界的闪电是同一个道理。
【课堂小结】 1.物理意义: 描述电场的特性。
3.单位: 伏特(V)，
4.标量: 1v=1J/c 。
2.定义式: q W U AB AB =正负表示两点电势的高低关系。
电场中A 、B 两点间的电势差U AB ,在数值上等于单位电荷由A 点移动到B 点时,电场力所做的功。
5.决定因素: 电场本身和两点位置。
适用于任何电场
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