教版高中物理必修3電勢差教學設(shè)計

課題電勢差單元9學科物理年級高二

本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修3第10章第2節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容以電勢

的概念為起點，再次運用類比的方法，把電勢差與高度差進行類比引入電勢差的概念。同時，

得出電勢差與電勢零點的選擇無關(guān)。在物理學中，特別是在技術(shù)應用方面常用到的是電勢差

的概念，電勢差往往比電勢更有意義。

本節(jié)內(nèi)容的重點是靜電力做功公式WAB=qUAB的推導和該公式的具體應用。本節(jié)內(nèi)容的

教材難點是靜電力做功，公式中正負號的應用與正負號的物理意義。

分析教學中把地理位置中兩點間的高度差與電場中兩點間的電勢差進行比較，得到高度和電

勢都具有相對性，與參考點的選取有關(guān)，但高度差和電勢差卻保持不變(與參考點的選取無

關(guān))。因此，在解決實際應用問題時，電勢差比電勢更方便。

等勢面可以與地理中的等高線類比，學生接受等勢面的概念難度不大。但學生對“等勢

面一定與電場線垂直”這一結(jié)論的理解會有困難，教科書闡述這一問題時又一次運用了反證

法。

一、教學目標

(1)理解電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點的選擇無關(guān)。

(2)掌握兩點間電勢差的表達公式，知道兩點之間電勢差的正負號與這兩點的電勢高低

之間的對應關(guān)系。

(3)知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差之間的關(guān)系，會應用靜電力做

教學功的公式進行相關(guān)的計算。

目標

（4）知道等勢面的定義，知道電場線一定垂直于等勢面。

與核

二、核心素養(yǎng)

心素

養(yǎng)物理觀念：運用類比的方法，使學生構(gòu)建電勢差的概念.

科學思維：通過理論探究得到在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差之間的關(guān)

系，會應用靜電力做功的公式進行相關(guān)的計算，以培養(yǎng)學生歸納推理能力和抽象思維能力。

科學探究：通過對原有知識的加工及對新舊知識的類比、概括，培養(yǎng)學生自我更新的能

力。

科學態(tài)度與責任：培養(yǎng)學生的分析能力、抽象思維的能力和綜合能力．

重點靜電力做功公式WAB＝qUAB的推導和該公式的具體應用。

難點靜電力做功公式中正負號的應用與正負號的物理意義。

教學過程

教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖

導入新課

如圖，測量手指和球的高度時，用地面和桌面觀察圖片并思運用類比的方法

不同位置作為測量高度的起點，手指和球的高度的考引出本節(jié)課題電

數(shù)值就不相同，但手指和球的高度差卻保持不變。勢差

同理，選擇不同的位置作為電勢零點，電場中

某點電勢的數(shù)值也會改變，但電場中某兩點間的電

勢的差值卻保持不變?？梢?，有時電勢的差值比電

勢更重要。

今天我們就來學習電勢的差值—電勢差

講授新課一、電勢差

1.電勢差

（1）定義：在電場中，兩點之間電勢的差值

叫作電勢差，也叫作電壓。它與電勢零點的選取無

關(guān)。學生閱讀課文鍛煉學生的自主

（2）單位：伏特（V）說出電勢差以學習能力

（3）電勢差的表達式及表達式

設(shè)電場中A點的電勢為φA，B點的電勢為φB，

A、B兩點的電勢差記為：UAB＝φA－φB

B、A兩點的電勢差記為：UBA＝φB－φA

顯然：UAB＝－UBA

（4）電勢差為標量，有正、負之分，電勢差

的正負表示電場中兩點間的電勢的高低。

當A點電勢比B點電勢高時，UAB為正值，

UBA則為負值。

（5）電場中兩點間的電勢差與電勢零點的選

取無關(guān)。

（6）電場中某點的電勢，就是該點相對于零

勢點的電勢差。

二、靜電力做功與電勢差的關(guān)系

思考討論：電荷q從電場中A點移到B時，

WAB等于電荷在A、B兩點的電勢能之差，那么靜學生思考討論鍛煉學生的邏輯

電力做功與電勢差存在著怎樣的關(guān)系呢？并推導思維能力并記憶

推導：由靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系可靜電力做功與電

得：WAB＝EpA－EpB勢差的關(guān)系

由電勢能與電勢的關(guān)系

可得EpA＝qφA；EpB＝qφB

所以：WAB＝q(φA－φB)=qUAB

1.靜電力做功與電勢差的關(guān)系

WAB＝qUAB或

在電場中把檢驗電荷從A點移動到B點，靜電

力所做的功WAB跟被移動的電荷的電荷量q的比

值叫作A、B兩點間的電勢差。

2.對公式WAB＝qUAB的理解

（1）靜電力做功由電荷量及兩點間電勢差決

定，與路徑無關(guān)。

（2）應用WAB=qUAB與W=qELcosa相比優(yōu)

學生記憶思考幫助學生透徹理

勢之處

理解解公式：WAB＝

不必考慮靜電力的大小和電荷移動路徑。特別

qUAB

是靜電力是變力時，靜電力做功不能用W=EqLcosa

來計算，只能用WAB=qUAB來計算。

（2）應用WAB＝qUAB計算時，相關(guān)物理量用

正、負值代入計算，符號的含義：

WAB＞0，電場力做正功；WAB＜0，電場力做

負功；

UAB＞0，φA＞φB；UAB＜0，φA＜φB。

3.對公式的理解

A、B兩點間的電勢差，數(shù)值上等于單位正電

荷由A點移動到B點時,靜電力所做的功WAB但電

學生記憶思考幫助學生透徹理

勢差的大小只與電場中A.B的位置決定，與q、

理解解公式：

WAB無關(guān)。

特別提醒！

(1)在系統(tǒng)中只有靜電力做功的情況下，電勢能

和動能互相轉(zhuǎn)化，總量保持不變。

(2)在系統(tǒng)中只有重力和靜電力做功，沒有其他

力做功的情況下，電勢能和機械能互相轉(zhuǎn)化，總量

保持不變。

例題：在勻強電場中把電荷量為2.0×10-9C

的點電荷從A點移動到B點，靜電力做的功為

1.6×10-7J。再把這個電荷從B點移動到C點，

靜電力做的功為－4.0×10-7J。

（1）A、B、C三點中，哪點電勢最高？哪點

電勢最低？

（2）A、B間，B、C間，A、C間的電勢

差各是多大？

（3）把電荷量為－1.5×10-9C的點電荷從A

點移動到C點，靜電力做的功是多少？

（4）根據(jù)以上結(jié)果，定性地畫出電場分布的

示意圖，標出A、B、C三點可能的位置。

解（1）電荷從A點移動到B點，靜電力做

正功，所以A點電勢比B點電勢高。電荷從B

點移動到C點，靜電力做負功，所以C點電勢比

在教師的引導

B點電勢高。但C、B之間電勢差的絕對值比A、加強學生對電

下學生進行計

B之間電勢差的絕對值大，所以C點電勢最高，勢、電勢差、靜

A點電勢次之，B點電勢最低。算電力做的功的理

（2）根據(jù)靜電力做的功與電勢差的關(guān)系，A、解

B間的電勢差。

A點電勢比B點電勢高80V。

同樣，根據(jù)靜電力做的功與電勢差的關(guān)系，B、

C間的電勢差

C點電勢比B點電勢高200V。

A、C間的電勢差

UAC＝UAB＋UBC＝80V－200V＝－

120V

（3）電荷量q′＝－1.5×10-9C的點電荷，從

A點移動到C點時，靜電力做的功為

WAC＝q′UAC

＝（－1.5×10-9）×（－120）J＝1.8×10-7

J

即靜電力做正功1.8×10-7J。

（4）電場分布示意圖和A、B、C三點可

能的位置如圖所示。

三、等勢面

如圖所示，在地圖中，常用等高線來表示地勢

的高低。

與此相似，在電場的圖示中常用等勢面來表示

電勢的高低。

1.等勢面

（1）定義：在電場中，電勢相同的各點構(gòu)成

的面叫作等勢面。

（2）同一個等勢面上移動電荷時，靜電力不

做功。

這是因為在同一個等勢面上，任何兩點的電勢

都相等。所以，在同一個等勢面上移動電荷時，靜

電力不做功。

思考討論：等勢面與電場線的功能相似也是用學生思考討論鍛煉學生的自主

來形象地描繪電場的，那么，等勢面與電場線有什等勢面與電場學習能力和合作

么關(guān)系呢？線有什么關(guān)系交流能力

2.等勢面與電場線的關(guān)系呢？

（1）電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的

等勢面指向電勢低的等勢面。在同一個等勢面上移

動電荷時，靜電力不做功，所以等勢面一定跟電場

線垂直，即跟電場強度的方向垂直。這是因為，假

如不垂直，電場強度就有一個沿著等勢面的分量，

在等勢面上移動電荷時靜電力就要做功，這與這個

面是等勢面矛盾。另外，沿著電場線的方向，電勢

越來越低，所以電場線由電勢高的等勢面指向電勢

低的等勢面。

（2）在電場線密集的地方，等差等勢面密集;

在電場線稀疏的地方，等差等勢面也稀疏，但等勢

面不相交。

3.等勢面的應用

①由等差等勢面的疏密程度判斷電場的強弱。

②由等勢面判斷電場中各點電勢的高低。

③由等勢面判斷在電場中移動電荷時靜電力

做功的情況。

④根據(jù)等勢面的分布確定電場線的分布。

4.幾種電場的等勢面和電場線

點電荷的等勢面：以點電荷為球心的一簇球?qū)W生觀察幾種鍛煉學生的觀察

面。電場的等勢面記憶能力

和電場線并記

憶

勻強電場的電場線平行等距，密疏相同；勻強

電場的等勢面平行等距，密疏相同。

等量異種點電荷的等勢面等勢面和電場線

等量同種點電荷的等勢面等勢面和電場線

帶電導體周圍的等勢面和電場線

5.等勢面的特點

（1）在同一等勢面上任兩點間移動電荷，電

場力不做功。學生總結(jié)等勢鍛煉學生的總結(jié)

（2）電場線和等勢面垂直，并且由電勢高的面的特點能力

等勢面指向電勢低的等勢面。等勢面可以是封閉

的，也可以是不封閉的。

（3）如果導體處于靜電平衡狀態(tài)，則該導體

上各點電勢相等。

（4）在電場線密集的地方，等差等勢面密集;

在電場線稀疏的地方，等差等勢面也稀疏，但等勢

面不相交。任意兩個等勢面都不相交。

課堂練習

1.關(guān)于靜電場的等勢面，下列說法正確的是

（）

A．電場線與等勢面處處相互垂直

B．兩個電勢不同的等勢面可能相交

C．同一等勢面上各點電場強度一定相等學生練習鞏固所學的知識

D．將一負的試探電荷從電勢較高的等勢面移

至電勢較低的等勢面，電場力做正功

答案：A

2.下列說法正確的是（）

A．電場強度E和電勢差U只依賴于電場的性

質(zhì)

B．電場強度E和電勢差U只與試探電荷大小

有關(guān)

C．電場強度E和電勢差U與試探電荷和電場

的性質(zhì)都有關(guān)

D．電場強度E和電勢差U與試探電荷和電場

的性質(zhì)都無關(guān)

答案：A

3.對于電場中A、B兩點，下列說法中正確的

是（）

A．電勢差的定義式UAB=WAB/q，說明兩點間

的電勢差UAB與電場力做功WAB成正比，與移動電

荷的電荷量q成反比

B．A、B兩點間的電勢差UAB與移動電荷的電

荷量q無關(guān)

C．把負電荷從A點移到B點電場力做正功，

則有UAB＞0

D．電場中A、B兩點間的電勢差UAB等于把

正電荷q從A點移動到B點時靜電力做的功。

答案：B

4.如圖所示的靜電場中，實線表示電場線，虛

線表示等勢面。則（）

A．b、c兩點的電勢相等

B．a(chǎn)、b兩點的電勢相等

C．b、c兩點的場強相等

D．a(chǎn)、b兩點的場強相等

答案：A

拓展提高

1.在電場中把2.0×10-9C的正電荷從A點移到B

點，電場力做功1.2×10-7J，則A和B間的電勢差是

————，再把這個電荷從B點移到C點，克服電場

-7

力做功3.5×10J，則B和C之間的電勢差是————，

A和C之間的電勢差是————

答案：60V；-175V；-115V

2.如圖所示，實線表示一點電荷周圍的電場線，

虛線表示該電場的兩條等勢線，兩條等勢線到電荷

的距離分別為R和2R，A、B分別為兩條等勢線上

的點。則下列說法中正確的是（）

A．此點電荷為負電荷

B．將一正的試探電荷從A點移到B點過程中

電勢能增加

C．A、B兩點的電勢高低關(guān)系為φA＞φB

D．A、B兩點的電場強度大小關(guān)系為EA=2EB

答案：C

3．如圖所示，是一個點電荷電場的電場線（箭

頭線）和等勢面（虛線），兩等勢面之間的電勢差

大小為2V，有一個帶電荷量為q=-1.0×10-8C的電

荷，從A點沿不規(guī)則曲線路徑移到B點，電場力做

功為（）

A．2.0×10-8J

B．-2.0×10-8J

C．1.60×10-7J

D．-4.0×10-8J