人教2003课标版《5电势差》优质课教案设计

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1．掌握电势差概念。

2．复习巩固用比值定义物理量的条件。

3．复习加深能量转化和功之间的关系。

目标解析

电场力的功、电势能的改变量与移动的电量有关，电势差与移动的电量无关。电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。电场力功等于电势能增量负值，即W电=-△E。

三、【问题诊断分析】

在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是对电势差的理解，产生这一问题的原因是不理解电势。要解决这一问题，就要重力场，其中关键是类比高度差，与参考点的选取无关。

四、【教学支持条件分析】

五、【教学过程】

1．电场力做功的特点

上节课我们了解了几种典型电场，今天我们就用匀强电场来研究电场力功的特点。

在场强为E的匀强场中，令电荷q沿任意一条曲线由A移至B（如图2），可将AB分成若干小段AA1、A1A2……，若小段的数目足够多，每一小段都足够短，则可用折射AB1、A1B1、A1B2、A2B2……代替曲线，电荷在AB1、A1B2……段上移动时，电场力的功为Eq·AB1、Eq·A1B2……，电荷在B1A1、B2A2……段上移动时，电场力不做功，所以电荷由A移至B的过程中电场力做功W=Eq·（AB1＋A1B2＋…）=Eq·AB＇即W为电场力与AB在电场力方向上投影的乘积，与路径无关。

如图3所示，在场电荷+Q的电场中检验电荷q由A移至B，电场力做的功为W。以OA为半径画弧交OB于C，则q由A沿弧到C到B电场力做功为W1，q由C到B电场力做功为W2，则有：W=W1＝W2。

原因是q由A到C，电场力做功为零，WACB=WAC+WCB=W1=W2＝W

小结：（1）重力做功与路径无关，所以物体具有由位置决定的重力势能。

（2）分子力做功与路径无关，所以分子间有由相对位置决定的分子能。

类似地电场力做功也与路径无关仅与电荷起末位置有关，所以电荷在电场中也具有与位置有关的势能——电势能。

2．电势能E

电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。

提问：电场力功与电势能有什么关系？提示重力功与重力势能的关系。

在学生回答的基础上总结：

（1）电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。电场力功等于电势能增量负值，即W电=-△E。

（2）电势能也是相对的，零势能点是人为选定的。点电荷一般取无穷远为零势能处。

提问：电荷在电场中的电势能由谁决定？

讨论：如图4所示，＋Q电场中检验电荷q由A移到B再到无穷远，如果是+q电场力做正功，电势能减少，到无穷远时电势能变为零，所以+q在A点时所具有的电势能大于零；如果是-q电场力做负功，电势能增加，到无穷远时电势能变为零，所以-q在A点时所具有的电势能小于零。如果图4中+Q变为-Q，检验电荷q由A移到B再到无穷远，如果是+q电场力做负功，电势能增加，到无穷远时电势能变为零，所以+q在A点时所具有的电势能小于零；如果是-q电场力做正功，电势能减少，到无穷远时电势能变为零，所以-q在A点时所具有的电势能大于零。