電勢差 電勢

電勢差 電勢

教學目標

知識目標

　　1、理解電勢差是描述電場的能的性質的物理量，理解電勢差與零點電勢面位置的選取無關，熟練應用其概念及定義式 進行相關的計算．

　　2、理解電勢是描述電場的能的物理量，知道電勢與電勢差的關系 ，電勢與零勢面的選取有關，知道在電場中沿著電場線的方向電勢的變化．

　　3、知道電勢能，知道電場力做功與電勢能改變的關系．

能力目標

　　利用學生已經掌握的知識進行類比、概括講述新知識，培養學生對新知識的自學能力，邏輯推理能力，以及抽象思維的能力．

情感目標

　　通過對原有知識的加工，對新舊知識的類比、概括，培養學生知識自我更新的能力．

教學建議

教學建議
　　在本節內容中，涉及到電勢的講解，與前面所學的重力勢能有相似的規律和原理，因此講解時可以采取類比、概括這一物理教學中常用的教學方法．教材中首先導出電場力做功的特點，對比重力做功引起勢能的變化，得到電勢、電勢差、電勢能的概念，并指出電勢能與電場力做功之間的關系：電勢能的改變＝＝電場力做的功．

教法建議
　　在講解中，知識點上需要明確的是：
　　（1）除了需要說明電勢的單位以及標量性，還需要強調電勢公式是定義式，電場中某一點的電勢與電荷在電場中的電勢能無關，與電荷的多寡無關；而電場中某點的電勢與產生電場的源電荷有關，與該點在電場中的位置有關．
　　（2）關于電勢公式的應用時，注意公式中物理量的正負，理解正負只是表示電勢的高低而不是方向．
　　（3）關于電勢的講解：一是需要注意的是零電勢的選取（理論上以距離電場無限遠處為零電勢，實際上以大地的電勢為零電勢）；二是電勢沿著電場線的方向逐漸降低．
　　（4）電荷在電場中兩點之間的電勢能之差是確定的．

重點難點分析
　　1、本節重點是電勢差的概念以及定義式的應用，電場力做功與電勢能改變的關系；
　　2、本節的難點是電勢差的定義以及電勢能與電場力做功的關系．

關于講解——整體思路的建議
　　電勢、電勢差、電勢能的概念比較抽象，在講解時可以通過引入重力場的有關概念進行類比，以增強知識的可感知性，這有助于學生的理解．但還需要注意的是，在講解中不僅要掌握好教學的深度，同時要加強學生從不同的知識角度——能的角度、功能關系的角度學習本節知識，從一個更高的全面的基準點對已學知識進行綜合，加強學生自身知識的再更新能力，這也是教師急需要注意的問題．

 

電勢差、電勢教學設計示例

一、復習引入

　　教師講解（出示圖片）：

　　電場對放入其中的電荷有力的作用，對導體內部電荷同樣有力的作用，此力可以做功，所以電場也有能的性質．下面我們從能量角度研究電場性質．

　　首先，我們先復習一下有關功的知識以及重力做功和重力勢能的關系（如圖）

一、功的量度：  

二、重力做功：

1、重力做功只與位置有關、與經過的路徑無關；

2、重力做功與勢能的關系：

3、重力勢能是相對的，有零勢能面。（人為選定）

4、重力勢能的正負是相對于零勢面而言的，不代表方向。數值上等于把物體從該點移到零勢能面處時，重力所做的功

　　同樣，我們還研究過其它力做功，如分子力做功使得分子勢能發生變化，彈簧的彈力做功引起彈性勢能的變化，那么電場力做功的情形又是怎樣的呢？我們又是怎樣來研究呢？

二、新授課

　　1、電勢差

　　　

　　教師出示上圖：在某一點電荷＋Q形成的電場中，將同一電荷放入電場的不同位置A、B兩點，所受到的電場力是不同的，這是因為A、B兩點的電場強度是不同的．為了研究問題的方便，我們以勻強電場為例，勻強電場中，電荷從A點移動到B點，電場力的大小 為恒力，則電場力做功大小為：           ( 為Eq與S之間的夾角)

　　在這里： 是一個與電荷本身無關的量，

　　類似如重力做功 也是與物體本身無關的物理量，只與重力場本身性質有關．

　　因此我們將 這一比值叫做A、B兩點間的電勢差，用 來表示電勢差，單位伏特，簡稱伏，符號是V．電勢差又叫電壓．

         （1V＝1J/C）



　　電荷在場強為E的勻強場中，令電荷q由一點A移至另一點B時（如圖）電場力所做的功 ，同樣點電荷由A沿著某一曲線移至另一點C（AC在場強E的投影與AB相等）時電場力所做的功 ， 與 相等（具體證明可以類比重力做功，采用無限分割法進行證明），也就是說電場力做功與路徑無關，僅與電荷運動的起末位置有關．此結論不僅適用于勻強電場而且適用于任何電場（在高中階段不做具體證明）．

　　　　          

　　這樣電場力所做的功可以是正值或負值，所以兩點間的電勢差也可以是正值或負值．

教師總結：

（1）A、B兩點之間的電勢差可以是正值，也可以是負值，數值上等于單位正電荷從A點移動到B點時電場力所做的功 ；

（2）電勢差的單位——伏特（V），當q電量為1C時在某兩點間做功為1J，則這兩點之間的電勢差為1V；

（3）不論電場如何分布，電場力是恒力還是變力，電場力做功的大小都可以用 計算得到；

　　2、電勢

　　教師提出問題：物體在重力作用下移動的高度差越大，重力勢能的變化也越大．高度差即高度的差值，電勢差也就是電勢的差值，那么如何定義電場中各點的電勢？

　　分析： ，若將B點的電勢定義為零電勢點，則A點的電勢等于單位正電荷由A點移動到B點——零電勢點（參考點）時所做的功．

　　教師強調：電勢通常用 來表示．電場中某一點的電勢，等于單位正電荷由該點移動到參考點（零點電勢）時電場力所做的功．

　　電勢差與零點電勢的選取無關，但電勢是相對零點電勢而言的，與零點電勢的選取有關．

　　分析書中圖14－24：

　　提出問題：在電場中沿著場強方向移動電荷，電場力做功，電勢將如何變化？

　　分析：沿著電場線的方向將單位正電荷由A點移動到B點，電場力做正功，電勢差大于零 ，即 ， ．

　　總結：沿著電場線的方向，電勢越來越低．

　　3、電勢能

　　物體在重力場中具有重力勢能，而電荷在電場中也具有能——電勢能．

　　重力做功使物體重力勢能減少，重力做多少功，重力勢能就減少多少，減少的重力勢能轉化為動能或其它形式的能，那么電場力做功與電勢能的變化有什么關系呢？

　　類似的：

　　（1）電場力做功使電荷的電勢能減少；

　　（2）電場力做多少功，電勢能就減少多少；

　　（3）減少的電勢能轉化為電荷的動能或其它形式的能．

　　教師指導學生閱讀104頁例題2歸納總結判斷做功為正或負的方法．

　　方法（1）可以在計算時將q、U的正負關系直接代入；

　　方法（2）在代入數值時以絕對值代入，再判斷電場力做功的正負．

　　4、總結：

　　（1）電場中兩點間電勢差，類同重力場中兩點的高度差．

　　電勢差：         （1V＝1J/C）

　　U與W、q無關

　　（2）設定零電勢點，由電勢差定義各個點的電勢：電場中某一點的電勢 ，等于單位正電荷由該點移動到參考點（零點電勢）時電場力所做的功．

　　注意：電勢的大小與參考點的選取無關；

　　電勢差的大小與參考點的選取無關．

　　（3） ，沿著電場線的方向，電勢越來越低．

　　（4）電勢能是電荷在電場中具有的能：

　　電場力做功，電勢能減少；做多少功，電勢能就減少多少．