高二物理鲁科版选修3-1 2.3电势差 教案

第3节 电势差 （2课时）【教学目的】1、理解电势差的概念及其定义式；知道电势差的值与零电势的选择无关；知道电势差与电势的关系。

2、了解电势差与电场强度的关系。

了解示波器的工作原理。

【教学重点】掌握电势差与电场力做功的关系；掌握电势差与场强的关系式U=Ed 的使用条件及式中d 的含义；能初步运用力学知识综合解决带电粒子在匀强电场中的运动问题。

【教学难点】从基本概念出发推出各常用的推论【教学媒体】【教学安排】【新课导入】1. 电势差与电场力做功：以上表格灰色部分留空，让学生通过对比和类比，可以得出电场力做功与零电势设定无关，而是取决于检验电荷的电量和在电场中移动的初末两点的电势的差值。

我们称之为电势差，用符号U 表示，B A AB U ϕϕ-=；单位是伏特（V ）。

式中q 用C 做单位，W 用J 做单位，这里补充一个单位，由于基元电荷电量很小，所以我们对应给出功和能的另一个较小单位——电子伏特，他由W=qU 得出，当q 取1e ，U 为1V 时，功W 为一个电子伏，符号为eV 。

1eV=1.6×10-19J.板书：1、两点间电势的差值，称为这两点间的电势差，也叫电压。

①国际单位制中1J=1C ×1V ；在其它单位制中还有1eV=1.6×10-19J=1e ×1V.②电压是由场决定的量；③电压与零电势的选取无关；方法一、利用这个公式时，qU 都取绝对值，算出的功W 也为绝对值。

正负号另外判断。

例1：设电场中AB 两点电势差大小U ＝2.0×102V ，带正电粒子的电量q ＝1.2×10－8C ，把q 从A 点移到B 点，电场力做了多少功？是正功还是负功？设фA ＜фB 。

解：W=qU=1.2×10－8×2.0×102J =2.4×10－6J 因为фA ＜фB ，q 为正电荷，故q 在B 点的电势能大于A 点电势能，即从A 点移到B 点电势能增加，即电功力做负功。

第3讲 电势差[目标定位] 1.理解电势差，了解电势差与电场力做功之间的关系，会用公式W ＝qU AB 进行有关的计算.2.了解电势差与电场强度之间的关系，会用公式E ＝U ABd 进行有关的计算.3.了解示波管的工作原理．一、电势差与电场力做功1．电势差：电场中两点电势的差值叫做电势差；设A 点电势为φA ，B 点电势为φB ，则A 、B 两点的电势差U AB ＝φA －φB ；电势差在电路中也称为电压，用符号U 表示． 2．电场力做功与电势差的关系：W AB ＝qU AB ，电势差的单位是V.3．在研究原子、原子核的时候，常用电子伏特做能量单位，1eV ＝1.60×10－19_J.二、电场强度与电势差的关系在匀强电场中，电场强度等于沿场强方向单位距离上的电势差，即E ＝Ud ，E 是匀强电场的场强，d 是沿电场强度方向的距离，上式说明电场强度的单位可以为V/m. 想一想 电场中A 、B 两点间的电势差大，那么两点间场强一定大吗？答案 场强是指沿电场线方向每单位距离上的电势差，A 、B 两点间的距离不清楚，所以两点间场强不能确定大小关系． 三、示波管的工作原理1．示波器的构成：主要由电子枪、偏转板和荧光屏组成．2．工作原理：电子在加速电场中被加速，在偏转电场中发生偏转，飞出平行金属板后做匀速直线运动．想一想 示波管两对偏转电极要是都不加电压，荧光屏上会出现什么图象？若只加竖直方向上的恒定电压，荧光屏上会出现什么图象？答案 两个偏转电极都不加偏转电压，则电子不会进行偏转，所以会打在荧光屏的中心形成一个亮斑；若只加竖直方向上的恒定电压，则电子在竖直方向上偏转，且偏转距离相同，在荧光y 轴上出现一个亮斑.一、电势差与电场力做功 1．电势差与电势的关系(1)讲到电势差时，必须指明是哪两点间的电势差，A 、B 间的电势差记为U AB, B 、A 间的电势差记为U BA .(2)电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低，若U AB ＞0，则φA ＞φB ；若U AB ＜0，则φA ＜φB .(3)电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关． 2．对公式W AB ＝qU AB 或U AB ＝W ABq的理解 (1) U AB ＝W ABq可以看成电势差的定义式，是按比值法定义的物理量．电势差U AB 由电场本身决定，与q 、W AB 无关．(2)在一般的计算中，各物理量都要带入符号，即W AB 、U AB 、q 均可正可负，其中W AB 取正号表示从A 点移动到B 点时静电力做正功，W AB 取负号表示从A 点移动到B 点时静电力做负功，做负功时也可以说成电荷克服电场力做了功． (3)注意：用公式W AB ＝qU AB 或U AB ＝W ABq计算时W 与U 的角标要对应． 例1 在电场中把一个电荷量为－6×10－8C 的点电荷从A 点移到B 点，电场力做功为－3×10－5J ，将此电荷从B 点移到C 点，电场力做功4.5×10－5J ，求A 点与C 点间的电势差．答案 －250V解析 求解电势差可有两种方法：一种是电场力做的功与电荷量的比值，另一种是两点间电势的差值．法一 把电荷从A 移到C 电场力做功 W AC ＝W AB ＋W BC＝(－3×10－5＋4.5×10－5) J＝1.5×10－5J.则A 、C 间的电势差U AC ＝W AC q ＝1.5×10－5－6×10－8V ＝－250V . 法二 U AB ＝W AB q ＝－3×10－5－6×10－8V ＝500V. U BC ＝W BC q ＝4.5×10－5－6×10－8V ＝－750V . 则U AC ＝U AB ＋U BC ＝(500－750)V ＝－250V .借题发挥 (1)电场力做功与路径无关，只与始、末两点的位置有关，故W AC ＝W AB ＋W BC .(2)在利用公式U AB ＝W AB q 进行有关计算时，有两种处理方案，方案一：各量均带正负号运算．但代表的意义不同．W AB 的正、负号表示正、负功；q 的正、负号表示电性，U AB 的正、负号反映φA 、φB 的高低．计算时W 与U 的角标要对应，即W AB ＝qU AB ，W BA ＝qU BA .方案二：绝对值代入法．W 、q 、U 均代入绝对值，然后再结合题意判断电势的高低． 二、电场强度与电势差的关系1．公式U ＝Ed 和E ＝Ud 只适用于匀强电场的定量计算，其中d 为A 、B 两点沿电场方向的距离．2．电场中A 、B 两点的电势差U 跟电荷移动的路径无关，由电场强度E 及A 、B 两点沿电场方向的距离d 决定．3．E ＝Ud 说明电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势，且场强方向就是电势降低最快的方向．4．在非匀强电场中，公式E ＝U d 可用来定性分析问题，由E ＝Ud 可以得出结论：在等差等势面越密的地方场强就越大，如图1甲所示．再如图乙所示，a 、b 、c 为某条电场线上的三个点，且距离ab ＝bc ，由于电场线越密的地方电场强度越大，故U ab ＜U bc .图1例2 如图中，A 、B 、C 是匀强电场中的三个点，各点电势φA ＝10 V 、φB ＝2 V 、φC ＝6 V ，A 、B 、C 三点在同一平面上，下列各图中电场强度的方向表示正确的是( )答案 D解析 A 、B 中点电势为6 V ，该点与C 为等势点，因此电场强度的方向垂直该连线指向低电势一侧．借题发挥 正确理解公式U ＝Ed 或E ＝Ud 各量的物理含义，特别是d 的物理意义，是分析场强与电势差关系的关键．例3 如图2所示，在匀强电场中，电荷量q ＝5.0×10－10C 的正电荷由a 点移到b 点和由a 点移到c 点，电场力做功都是3.0×10－8 J ．已知a 、b 、c 三点的连线组成直角三角形，ab ＝20 cm ，∠a ＝37°，∠c ＝90°，求：图2(1)a 、b 两点的电势差U a b ．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (2)匀强电场的场强大小和方向．答案 (1)60 V (2)375 V/m 沿ac 垂直指向bc 解析 (1)在匀强电场中，电荷量q ＝5.0×10－10C 的正电荷，由a 点移到b 点，静电力做功是3.0×10－8J ，故a 、b 两点的电势差U a b 为：U a b ＝W a b q ＝3×10－85×10－10V ＝60 V (2)正电荷由a 点移到b 点和由a 点移到c 点静电力做功相同，故b 、c 在等势面上，故电场强度方向垂直bc 向右； 根据公式U ＝Ed ，电场强度为： E ＝U d ＝600.16 V/m ＝375 V/m方向沿ac 垂直指向bc 三、示波管的工作原理1．偏转板不加电压时：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑．2．在XX ′(或YY ′)加电压时：若所加电压稳定，则电子被加速，偏转后射到XX ′(或YY ′)所在直线上某一点，形成一个亮斑(不在中心)．3．示波管实际工作时，竖直偏转板和水平偏转板都加上电压．一般地，加在竖直偏转板上的电压是要研究的信号电压，加在水平偏转板上的电压是扫描电压，若两者周期相同，在荧光屏上就会显示出信号电压在一个周期内随时间变化的波形图．例4 示波管原理图如图3所示，当两偏转板XX ′、YY ′电压为零时，电子枪发射出的电子经加速电压加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标的O 点，其中x 轴与XX ′电场场强方向重合，x 轴正方向垂直纸面指向纸内，y 轴与YY ′电场场强方向重合)．若要电子打在图示坐标的第Ⅲ象限，则( )图3A ．X 、Y 极接电源的正极，X ′、Y ′接电源的负极B ．X 、Y ′极接电源的正极，X ′、Y 接电源的负极C ．X ′、Y 极接电源的正极，X 、Y ′接电源的负极D ．X ′、Y ′极接电源的正极，X 、Y 接电源的负极 答案 D解析 将粒子的运动沿着x 、y 和初速度方向进行正交分解，沿初速度方向不受外力，做匀速直线运动；打在第三象限，故经过YY ′区间时电场力向下，即Y 接负极；打在第三象限，故经过XX ′区间时电场力向外，即X 接负极；故选D.电势差与电场力做功1．有一带电荷量q ＝－3×10－6C 的点电荷，从电场中的A 点移到B 点时，克服电场力做功6×10－4J ．从B 点移到C 点电场力做功9×10－4J.(1)AB 、BC 、CA 间电势差各为多少；(2)如以B 点电势为零，则A 、C 两点的电势各为多少； 电荷在A 、C 两点的电势能各为多少．答案 (1)U AB ＝200V U BC ＝－300V U CA ＝100V (2)φA ＝200V φC ＝300V E p A ＝－6×10－4JE p C ＝－9×10－4J解析 电荷由A 移到B 克服电场力做功即电场力做负功，W AB ＝－6×10－4J.U AB ＝W AB q ＝－6×10－4－3×10－6V ＝200V . U BC ＝W BC q ＝9×10－4－3×10－6V ＝－300V . U CA ＝－(U AB ＋U BC )＝100V .(2)若φB ＝0，由U AB ＝φA －φB ，得φA ＝U AB ＝200V. 由U BC ＝φB －φC 得φC ＝φB －U BC ＝0－(－300) V ＝300V . 电荷在A 点的电势能E p A ＝qφA ＝－3×10－6×200J ＝－6×10－4J.电荷在C 点的电势能E p C ＝qφC ＝－3×10－6×300J ＝－9×10－4J.对电场强度与电势差的关系理解2．如图4所示，a 、b 、c 是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a 至c ，a 、b 间的距离等于b 、c 间的距离，用φa 、φb 、φc 和E a 、E b 、E c 分别表示a 、b 、c 三点的电势和电场强度，可以断定( )图4A ．E a ＞E b ＞E cB ．φa ＞φb ＞φcC ．φa －φb ＝φb －φcD ．E a ＝E b ＝E c答案 B解析 由“沿着电场线的方向，电势越来越低”知：φa ＞φb ＞φc ，断定选项B 对；因这一电场线不能肯定就是匀强电场中的电场线，故选项C 、D 不能断定是否正确；这一电场线也不能断定就是正点电荷形成的电场中的一条电场线，故选项A 不能断定是否正确．正确答案为选项B.3．如图5所示，a 、b 、c 、d 是一矩形的四个顶点，且ab ＝cd ＝20 cm ，ad ＝bc ＝40 cm ，匀强电场的电场线与矩形所在平面平行，已知a 点电势为7 V ，b 点电势为13 V ，则( )图5A ．场强大小一定为E ＝30 V/mB ．c 、d 间电势差一定为6 VC ．场强方向一定由b 指向aD ．c 点电势可能比d 点低 答案 B解析 若由b 到a 的方向是沿电场线方向，则E ＝U d ＝13 V －7 V0.2 m ＝30 V/m ，因为由b 到a的方向不一定是沿电场线方向，故场强大小不一定为30 V/m ，选项A 、C 错误；因为ab 与cd 平行且相等，故U c d ＝U b a ＝6 V ，即c 点电势一定比d 点高，选项B 正确，D 错误.。

2.3电势差三维目标知识与技能1 .理解电势差,了解电势差与电场力做功之间的关系,会用公式卬进行有关的计算2 .理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系,对于公式^/=及/要知道推导过程3 .能够熟练应用U=Ed解决有关问题4 .理解电势与场强无直接的关系5 . 了解示波管的工作原理过程与方法通过匀强电场中电势差和电场强度的定性、定量关系的学习,培养学生分析、解决问题的能力. 情感态度与价值观从不同角度熟悉电场、分析寻找物理量之间的内在联系,培养学生对科学的探究精神,体会自然科学的逻辑美.教学重点1 .匀强电场中电势差与电场强度的关系：2 . 及其成立条件及正确应用.教学难点电势与场强无直接的关系.教法建议本行课是通过分析、推理得出匀强电场的电势差与电场强度之间的关系的,教学中重视启发学生联想、分析物理量之间的关系,使学生不仅知道结论,并会推导得出结论,在一定的条件下正确应用结论.教具准备投影仪、课件课时安排1课时教学过程［新课导入］问题：你学过哪些描述电场性质的物理量？电场的两大性质：①力的性质,由电场强度描述,可用电场线形象表示；②能的性质：由电势、电势差描述,可用等势而形象表示.问题：等势面的特点？等势面的特点:①同一等势而上各点的电势相等,在同一等势而上移动电荷时电场力不做功. 电荷从一个等势面上的任一点移到另一个等势面上的任一点,电势能的变化量相同,电场力做的功相同.②等势面一定和电场线垂直,且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面.③在相邻等势而间电势差值相同的情况下,等势而密处场强大,等势而疏处场强小.④不同电势的等势而在空间不能相交,同一电势的等势而一般也不相交.既然场强、电势、电势差都描述电场的性质,电场强度是跟电场对电荷的作用力相联系的, 电势差是跟电场力移送电荷做功相联系的.正像力和功有联系一样,电场强度和电势差也是有联系的.那么电场强度E和电势差U又有什么关系呢？本行课以匀强电场为例来研究它们的关系.［新课教学］一、电势与电场强度的关系1 .电场强度E大的地方电势3不一定高.电势夕高的地方电场强度E不一定大.问题：①电场强度大的地方电势是否一定高？反之,电势高的地方电场强度是否一定大？②电场强度为零的点电势是否一定为零？反之,电势为零的地方电场强度是否一定为零？分析：电场强度的值是客观存在的,而电势的值与零电势点选取有关.电场强度是矢量,电势是标量,所以上述问题没有肯定答复.理论上规定无穷远处为零电势点,下面从直观表示它们的电场线和等势面的分布图讨论.下而以正、负点电荷的电场为例分析：在正的点电荷形成的电场中,A比8所在处的电场线密,所以而沿电场线的方向, 电势是逐渐降低的,所以外＞知.故在正的点电荷形成的电场中,电场强度E大的地方电势§一定高.〔注意：不能从假设干特殊例子随便概括出带有一般性的结论.要想肯定一个命题,必须做一般性的证实,要想否认一个命题,只要举出一个反例即可〕在负的点电荷形成的电场中,.比.所在处的电场线密,所以Ec＞氏;而沿电场线的方向, 电势是逐渐降低的,所以故在负的点电荷形成的电场中,电场强度E大的地方电势〔p一定低.总结：电场强度七大的地方电势夕不一定高.电势夕高的地方电场强度E不一定大.2 .电场强度E为零的点电势0不一定等于零,电势夕为零的地方电场强度E也不一定等于零. 问题：电场强度为零的点电势是否一定为零？反之,电势为零的地方电场强度是否一定为零？下面从等量同、异种点电荷的电场分析：在等量同种点电荷的电场中,两点电荷连线的中点,根据场强矢量的叠加,此点E=0,而选取一条无限接近该点的电场线可知：沿电场线方向电势降低,至无穷远处为0,那么该点° 〉0,在等量异种点电荷的电场中,由图知,两点电荷连线的中垂线为一等势而并伸向无穷远,所以此点夕=0.根据场强矢量的穆加,此点上却.总结：电场强度E为零的点电势口可以不等于零,电势口为零的地方电场强度E也可以不等于零.结论：电场强度E与电势夕无直接关系.二、电势差与电场强度的关系问题：场强与电势差也无直接关系吗？如何进行讨论呢？分析：仍从电场的等势面和电场线的分布图讨论.等势而上,每相邻两个等势而间距表示它们间的电势差,故可用等势而的疏密来表示电势差. 由几种典型电场的电场线和等势而图可知,电场线密处,等势而也密.1 .电势差与电场强度的方向关系如图表示匀强电场中的电场线和等势面.A点在一个等势面上,8、C两点在另一个等势而上.因沿电场线的方向,电势是逐渐降低的.所以有从A到仄从A到.电势都是降低的, 沿不同方向电势降低的数值相同.两者不同的是,沿着不同的方向每单位长度上的电势降低情况,即电势降低的快慢不一样.那么,场强方向有什么特殊性呢？从图中可以看出,沿着AB方向电势降低的最快.在电场中场强方向是电势降低最快的方向.2 .电势差与电场强度的数值关系问题：场强与电势差有何定量关系？设A、B两点间的距离为d, A、8两点间的电势差为a必场强为凡把正电荷夕由A点移动到3点,电场力所做的功为W AB=qU AB我们也可以从q所受的静电力来计算功.这个力是F=qE由于匀强电场中电场强度E处处相等,所以电荷q所受的静电力户是一个恒力,它所做的功为W,\8 = Fd=qEd比拟功的两个计算结果,得到U,、B=Ed匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘枳.【思考与讨论】1 .上面讨论中A、8两点位于同一条直线上.如果它们不在同一直线上,还能得出以上结论吗？试试看.在上面的讨论中A、8两点必须是沿电场强度方向的,假设不在同一直线上,那么有W= q U AB=qEICQsO,i3=£7cos62 .上式是在匀强电场中推出的,它适用于非匀强电场吗？分析：不适用.由于在非匀强电场中,电荷从A移至8的过程中,受的电场力为变力,W也场不能写成Fd a注：场强与电势差的关系：U AB=E4,①只适用于匀强电场：②4是沿场强方向的距离.三、匀强电场的场强计算公式1 .匀强电场的场强计算公式电场强度与电势差的关系也可以写做它的意义是：在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值.也就是说,电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上的降低的电势.同样,上式的成立条件也是：①只适用于匀强电场：②“是沿场强方向的距离.2 .电场强度的另一单位【思考与讨论】由E=匕曳可以得到电场强度的另一个单位伏特每米〔V/m〕,这个单位与前面学过的单位d牛顿每库仑〔N/C〕相同.请证实这一点.推证：lV/m=lJ/C m=lN/C即 1 V/m= 1 N/Co【例题】如下图,在匀强电场中的M、N两点距离为2cm,两点间的电势差为5V, M、N 连线与场强方向成60.角,那么此电场的电场强度多大？解析：根据七=4,得dE= ----------------- =500 V/nioMN ・ cos 60［小结］场强表示单位电量的电荷所受的电场力,而电场中两点间的电势差表示单位电量的电荷在这两点间移动时电场力所做功的大小,由于力和功是互相联系的,所以场强与电势差之间存在着必然的联系.在非匀强电场中,电势差与场强的关系要复杂的多,但是电场中两点间距离越小且电势差越大,那么该处场强就越大.这只能是定性的判断. ［布置作业］。

第3节电势差电场与重力场的物理量类比。

一、电势差例题1：在电场中把一个电荷量为—6×10-6C的点电荷从A点移动到B点，克服电场力做功3×10—5J。

问：这两点之间的电势差是多少？如果将电荷q从电场中拿走，两点间电势差又是多少？二、电场力做功1.如图所示，虚线a、b和c是在O点处的一个点电荷形成的静电场中的三个等势面，一带正电粒子射入该电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．不计重力，由A.O点处的电荷一定是正电荷B.a、b、c三个等势面的电势关系是φa＞φb＞φcC.粒子运动时的电势能先增大后减小D. 粒子运动时的动能能先增大后减小2.一质量为m的带电小球，在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出，小球的加速度大小为g，空气阻力不计，小球在下落h的过程中，则（）A.小球的动能增加B.小球的电势能增加C.小球的重力势能减少D.小球的机械能减少作业1.如图所示，实线为电场线的分布情况，某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，虚线为其运动轨迹，粒子在A点的速度方向如图，可以判断（）A.粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度B.粒子在A点的动能大于它在B点的动能C.粒子在A点的电势能大于在B点的电势能D.A点的电势低于B点的电势2.（多选）如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为+Q．图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的等势面．有两个一价离子M、N（不计重力，也不计它们之间的电场力）先后从a点以相同的速率v0射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb和aqc，其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置．以下说法正确的是（）A.M是正离子，N是负离子B.M在p点的速率大于N在q 的速率C.M在b点的速率大于N在c的速率D.M从p→b过程中电势能的增量小于N从a→q电势能的增量3.如图所示，虚线a、b、c为三个同心圆，圆心处有一个点电荷，现从c圆外面某点P以相同的速率分别发射两个电荷量大小、质量大小都相同的带电粒子，仅在电场力作用下，它们分别沿PM、PN轨迹运动到M、N两点，已知M、N两点都处于圆周c上，以下判断正确的是（）A.两粒子带异种电荷B.两粒子带同种电荷C.到达M、N时两粒子速率v M＞v ND.到达M、N时两粒子速率v M＜v N4.在电场中把一个电荷量q＝-6×106-C的点电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×105-J,问:(1)该点电荷的电势能如何变化，变化多少？(2)A、B两点间的电势差是多少? 如将电荷q从电场中拿走，A、B两点间的电势差又是多少?(3)如果已知A点的电势为5V，则B点的电势为多大？(4)如在从B点向A点移动电量为2q的电荷时，该电荷的电势能的变化为多少？5.场中把ｑ＝2×10－9C的正电荷从A移到B时电场力做了1.5×10－7J的正功，再把这个正电荷从B移到C时电场力做了4×10－7J的负功，A、B、C三点电势高低情况如何？A、C间电势差是多大？。

第五节 电势差教学目标：掌握电势差的概念。

会应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。

教学重点应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。

教学难点应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。

归纳推理法、讲授法教学过程：（一）引入新课教师：上节课我们学习了静电力做功的特点，从静电力做功的角度学习了电势能和电势的概念。

下面简要回顾一下上节课学习的内容。

（1）静电力做功的特点：（学生回答）（2）电势：电场中某一点，电荷的__________________，叫做这一点的电势。

电势是个相对的量，某点的电势与__________的选取有关。

因此电势有正、负，表示该点电势比零电势点高还是低。

通常把______________的电势规定为零。

教师：电场中两点间电势的差值，叫做电势差。

那么，电势差与静电力做功和电荷的电势能之间有什么关系呢？下面我们就来推导它们间的关系。

（二）进行新课1、电势差与电势的关系教师活动：引导学生推导电势差与电势的关系式设电场中A 点的电势为A ϕ，B 点的电势为B ϕ，则有B A AB U ϕϕ-=或者表示成A B BA U ϕϕ-=显然A B AB U U -=讨论：（1）电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？（2）电势的数值与零电势点的选取有关，电势差的数值与零电势点的选取有关吗？为什么？这与力学中学过的哪个概念相似？2、静电力做功与电势差的关系教师活动：引导学生推导静电力做功与电势差的关系式电荷q 从电场中A 点移到B 点，由静电力做功与电势能变化的关系可得：PB PA AB E E W -= 由电势能与电势的关系q E P =ϕ可得：A PA q E ϕ=；B PB q E ϕ= 所以： )(B A AB q W ϕϕ-=即B A AB qU W = 或qB W U A B A = 讨论：U AB 由什么决定？由W AB 、q 决定吗？W AB 由q 、U AB 决定吗？［学生答］U AB 仅由电荷移动的两位置A 、B 决定，与所经路径，W AB 、q 均无关，但可由U AB =qW AB 计算U AB ，而W AB 却由q ，U AB 决定。

高中物理选修《电势差》教学设计《电势差》是高中物理选修3-1第三章第7节内容，本节内容是在学习了电场强度基础上，进一步研究电场中两点间电势差，掌握电势差与电场强度的关系。

为后面学习电动势、电阻、电流、电压等做准备。

高二年级的学生具有一定的独立思考和分析问题的能力，对新事物有好奇心和探究欲。

但学生的抽象思维能力和理解能力还不是很强，对概念的内涵和外延把握不是很到位，容易以偏概全。

因此在教学过程中，要引导学生通过分析、讨论、归纳等方法，从形象到抽象，从特殊到一般，从现象到本质，探究物理规律，提高思维能力。

理解电势差的概念及物理意义；掌握电势差的计算公式；理解电势差与电场强度的关系。

通过实验探究，培养学生的观察能力、分析能力、归纳能力；通过与重力场类比，培养学生的类比推理能力。

体会科学探究的过程，培养科学素养；通过科学家的故事，培养严谨的科学态度和追求真理的信念。

重点：电势差的概念及计算公式；电势差与电场强度的关系。

难点：对电势差概念的理解；对电势差的计算公式的应用。

实验探究法：通过实验探究得出电势差的概念及计算公式，培养学生的观察能力和分析能力。

类比推理法：将电场与重力场进行类比，理解电势差的产生及物理意义。

演绎推理法：用演绎法推导电势差的计算公式，掌握公式中各物理量的含义及单位。

归纳法：通过实验和推导，得出电势差的定义和计算公式，培养学生的归纳能力。

导入新课：通过回顾前面的知识点引入新课，激发学生对新知识的兴趣和好奇心。

概念建立：通过实验探究得出电势差的概念及计算公式，并通过对概念的讲解和理解，让学生掌握电势差的物理意义和计算方法。

类比推理：将电场与重力场进行类比，理解电势差的产生及物理意义。

通过类比推理的方法，让学生更好地理解电势差的概念和意义。

演绎推理：用演绎法推导电势差的计算公式，掌握公式中各物理量的含义及单位。

通过演绎推理的方法，让学生更好地掌握电势差的计算方法。

归纳小结：通过实验和推导，得出电势差的定义和计算公式，并通过对公式的讲解和理解，让学生更好地掌握电势差的概念和计算方法。

第3节 电_势_差1.电场中两点之间的电势之差叫电势差，U AB ＝φA－φB 。

有正、负之分，但它是标量。

2．电场中移动电荷过程中，电场力做的功W 等于电荷量q 和电势差的乘积。

W AB ＝qU AB 适用于一切电场。

3．匀强电场中，电场强度等于沿场强方向单位距离上的电势差，E ＝U d。

等差等势面越密的地方，场强越大。

一、电势差与电场力做功 1．电势差(1)定义：电场中两点电势的差值，用符号U 表示。

(2)定义式：U AB ＝φA －φB 。

(3)单位：与电势单位相同，国际单位是伏特，符号为V 。

(4)标矢性：电势差是标量，但是有正负。

U AB ＞0，表示A 点电势比B 点电势高。

2．电场力做功(1)公式：W AB ＝E p A －E p B ＝qU AB ＝q (φA －φB )＝－ΔE p AB 。

(2)电子伏特：1 eV ＝1.6×10－19J ，表示在电势差为1_V 的两点之间电子自由移动时电场力所做的功。

二、电场强度与电势差的关系 1．关系式U AB ＝Ed 。

2．适用条件 (1)匀强电场。

(2)d 是沿电场强度方向两点间的距离。

3．物理意义匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点间沿电场方向的距离的乘积。

三、示波管的工作原理1．用途示波器是一种常用的观测电信号波形的仪器，它还可以用来测量电信号的周期、频率、电压等参数，其核心部件是示波管。

2．示波管的构造构造如图2­3­1所示。

阴极射线管示波器主要由电子枪、偏转电极、荧光屏组成，示波管内抽成真空。

图2­3­11．自主思考——判一判 (1)公式U AB ＝W ABq说明两点间的电势差U AB 与电场力做功W AB 成正比，与移动电荷的电荷量q 成反比。

(×)(2)把正电荷从A 点移到B 点，电场力做正功，则有U AB ＞0。

(√)(3)电场中A 、B 两点间的电势差U AB 等于把正电荷q 从A 点移动到B 点时电场力所做的功。

电势差-鲁科版选修3-1教案一、教学目标1.了解电势差的定义及其计算方法；2.掌握电势差的性质及应用；3.能够在实际问题中应用电势差的概念。

二、教学重点1.电势差的定义及其计算方法；2.电势差的性质及应用。

三、教学难点电势差的物理意义及其在电场中的应用。

四、教学内容1. 电势差的概念电势差是指在电场中两个点之间的电势差异。

电场中的任何一点，都具有一定的电势，它是以该点作为参考点所具有的电势能。

2. 电势差的计算方法假定在电场中两个点A、B，它们之间的距离为d，A点的电势为VA，B点的电势VB，则它们之间的电势差为ΔV = VB - VA。

3. 电势差的性质及应用1.电势差的正负性取决于电场的方向；2.电势差的值与参考点的位置有关，参考点不同，电势差的值也不同；3.当电势差为正时，电荷将沿电势差方向移动，反之电荷将沿相反方向移动；4.电势差可用来计算电子移动的电势能变化。

五、教学方法本节内容以讲解为主，配合示意图和实验演示，让学生对电势差的概念及其应用有深入的理解。

六、教学过程1. 电势差的概念通过实验演示和图示，讲解电势差的概念，引导学生对电势差有一个直观的认识。

2. 电势差的计算方法以两个点的电势及其之间的距离为例，演示电势差的计算方法。

3. 电势差的性质及应用讲解电势差的性质及其应用，重点介绍电势差在电荷移动时的应用。

4. 课堂实验组织学生进行课堂实验，通过实际操作来感受电势差的计算及其应用。

七、课堂练习对学生进行贴近实际的课堂练习，帮助学生进一步巩固对电势差的理解。

八、课后作业1.总结本节内容的重点；2.完成教师布置的课后习题。

九、教学反思在讲解电势差的过程中，需要结合实际生活及科技领域中的应用进行讲解，切忌教科书化和抽象性过强。

通过实验演示和课堂活动，增强学生对电势差的理解和兴趣。

第3节电势差[学习目标]1．理解电势差的概念，了解电势差与电场力做功的关系，会用公式W＝qU AB进行计算。

(物理观念)2．理解匀强电场中电势差与电场强度的关系，会用关系式E＝U ABd进行计算。

(科学思维)3．了解示波管的工作原理及其应用。

(科学态度与责任)一、电势差与电场力做功1．电势差(1)定义：电场中两点电势的差值，用符号U表示。

(2)定义式：U AB＝φA－φB。

(3)单位：与电势单位相同，国际单位是伏特，符号为V。

(4)标矢性：电势差是标量，但有正负之分。

U AB＞0，表示A点电势比B点电势高，U AB<0，表示A点电势比B点电势低。

2．电场力做功(1)公式：W AB＝E p A－E p B＝qU AB。

(2)电子伏特的意义：1 eV＝1.60×10－19 J，表示在电势差为1 V的两点之间电子自由移动时电场力所做的功。

二、匀强电场中电场强度与电势差的关系1．关系式：E＝U ABd，[d是沿电场方向A、B两点间的距离]。

2．物理意义：电场强度等于沿电场方向单位距离上的电势差。

三、示波器的工作原理1．示波器的核心部件是示波管。

2．示波管的结构和工作原理：构造如图所示。

阴极射线管示波器主要由电子枪、偏转电极、荧光屏组成，示波管内抽成真空。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电势差的正、负代表了电场中两点电势的高低。

(√)(2)U AB＝－6 V，表示A点电势比B点高6 V。

(×)[提示]U AB＝φA－φB，故U AB＝－6 V表示A点电势比B点低6 V。

(3)把正电荷从A点移到B点，电场力做正功，则有U AB＞0。

(√)(4)公式U AB＝W ABq说明两点间的电势差U AB与电场力做功W AB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比。

(×) [提示]电场两点间的电势差与W AB和q无关。

(5)由E＝Ud可知，E与U成正比，与d成反比。

《选修3-1第二章第3节电势差》教学设计一、教材依据：鲁科2003课标版选修3-1第二章第3节电势差二、设计思想：《电势差》这一节的地位具有双重性，首先，它是初高中知识的结合点，是初中所学电压知识的延续和深入；同时，高中知识层面上，本节内容具有承上启下的作用。

本节内容是在学生学习了“电势和电势能”之后，使用类比方法进一步加深对电势知识的学习，并为下一节内容奠定基础。

通过创设学生感兴趣的情境，使学生处于最大限度的主动激发状态，充分展示高一学生所特有的好动性、表现欲，从而有效地发现学生的个性并发展学生的创新能力。

三、教学目标：知识与技能：知道电势差就是电压；会推导电势差与电场力做功的关系，并用该式进行计算；理解电势差正、负值的意义，理解电势差与电势零点的选取无关。

过程与方法：通过类比高度差与电势差，理解电势差与电势零点的选取无关；经历实验和理论双重的科学探究过程，认识电势差的定义；通过数理结合推导电场力做功与电势差的关系，了解数学、类比思想在物理中的应用；情感态度与价值观：通过实际情景培养学生关注物理、关注生活的意识，并且培养学生在生活中应用物理知识的意识；以及培养学生的逻辑思维能力、与合作精神；四、教学重难点：教学重点：电势差的概念；电势差与电场力做功的关系；电势差正、负值的意义；教学难点：电势差概念及与电势零点的选取无关的理解；电势差与电场力做功的关系的推导。

五、教学准备：拍摄好范德格拉夫起电机点亮日光灯的微课、量程为-500μA～500μA的灵敏电流计、等势线描绘仪（其中的底板、电极、导电纸、探针和导线）、学生电源（直流输出6V）、打火机、PPT等六、教学过程：一）创设情境，引入新课【微课演示实验】范德格拉夫起电机能否点亮日光灯导语：同学们，与你们日常学习相伴的日光灯大家最熟悉不过了，我们都知道日光灯通电就可以发光。

有传言说不通电就可以使日光灯发光，你们相信吗？学生：部分相信，部分不相信。

教师：物理是一门实验学科，老师带你们一起去验证一下，让我们拭目以待。