资源简介

学校 课题 《电势差》
年级 高二 学科 物理
教材分析 本节课的内容是人教版高中物理必修第三册（2019），第十章《静电场中的能量》的第二节《电势差》。 本节内容涉及上一节学习的电势能和电势的相关知识，是在上一节基础上的进一步深入分析。与上一节相似，在本届的教学中可以应用类比法，将电势差与高度差的相似规律加以类比，以此引出本节的知识内容。 同时，在讲解等势面的概念时，也要用到类比法。此处是将等势面与地理学科中的等高线加以类比。由于学生都在地理课上接触过这一概念，故在由此开展的分析中，学生能比较顺畅地领会等势面的含义。
学情分析 知识层面： 学生在初中简单接触了电学，建立了电荷的概念。通过上一章的学习，学生初步从相互作用观的角度理解电场，会对身边生活中常见的静电现象与应用进行解释，会用电场强度描述电场，知道利用库仑定律计算点电荷的电场力，但相关概念对于学生而言较为抽象，理解不透彻。 能力层面： 学生具备了一定的观察现象、分析推理、归纳总结的能力，但抽象思维能力仍有待发展。本单元对学生的能力要求较高，一是涉及的概念较多且抽象，如电势能、电势、电势差、电场强度、电容等，且这些概念的建立缺乏生活经验的支撑；二是对学生综合分析的能力要求较高。 心理层面： 本单元的知识本身学生接触过，但是学习深度完全不同，也就是来源于生活但也高于生活，学生很容易出现刚开始学习兴趣浓厚，学习中途造成较大的困难，老师在教学设计上应把握问题的引导。
教学目标 物理观念： 1.知道电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关。 2.理解电势差正负的含义。 3.建立静电场中任意两点之间静电力做功是电势能变化量度的能量观,并进一步把静电场中的相互作用观上升到场与电荷的物质观上。 4.通过UAB = 关系式的演绎，加深理解克服静电力做的功等于电势能的变化量，加深理解电势与电势能的关系。完善电场强度、电势、电势差这三个概念的物质观，理解电势差是描述场的性质的物理量，与试探电荷无关。逐步形成对静电力、静电力做功、电势能、电势、电势差、电场强度这6个知识点的闭环认知。
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科学思维： 1.通过演绎UAB = ，增强数学抽象的思维能力。 2.通过类比，培养学生通过联想理解新理论的方法。 3.通过反证推理，明确等势面与电场线的垂直关系，提高推理论证的思维水平。 4.通过作图描述常见电场的等势面，了解等势面的空间特征，提升科学推理、建构模型的思维水平。 科学思维： 1. UAB = 是本节的核心探究，是个比较复杂的数学抽象过程，这部分的演绎对学生理解学过的内容有着一定的帮助， 同时类比已有的比值定义法，理解电势差是描述电场性质的物理量，加深对电场物质观的理解；理解电势差值比电势具有更重要的含义。 2.通过演示实验的设计，对比电势差的绝对性和电势的相对性，理解电势差比电势更有实际意义。 科学态度与责任： 1.通过理论探究，形成严谨的科学态度，激发学习和研究物理的好奇心和求知欲。 2.培养不迷信权威、勇于质疑的科学态度。
教学重难点 重点： 从能量观念理解UAB = 。 难点： 理解UAB = 中各量的“正负”含义，从功能关系理解电势差。
教学准备 教师准备： 智慧课堂教学环境、教学课件、课前预习作业、莱顿瓶制作微课教程、演示两个点电荷的等势面的GeoGebra程序、手摇式起电机、导线、铝制易拉罐等。 学生准备： 根据微课教程小组合作提前完成课前预习作业。
教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 智慧课堂应用及分析 时长
课前 自主预习 小组实践 作业：认 真观看莱 顿瓶制作 视频，以 小组为单 位制作一个莱顿 瓶。 提前在智慧课堂上传视频教程，并发布作业 根据视频教程，小组合作，利用生活中的材 料，制作莱顿瓶 功能选择：作业布置 应用价值：培养学生的自主学习能力，帮助学生更加高效的学习；利用智慧课堂的“作业布置 ”功能，可以及时掌握学生的作业完成情况 , 并能将学生的作业在课堂中进行展示。 评价体现：本环节采用学生自评的方式，学生结合自己 课前 20 分钟
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作业完成情况进行自我评价分，认定为，优秀、良好、合格三个等级。
任务一 ：操场的莱顿瓶和 2 楼 班 级的莱顿瓶实验的结果一样吗？ 活动 1： 新课引入 情境一：我们从操场走到 2楼的教室我们从操场走到二楼教室。 问 1：重力势能 有 没 有 变化； 问 2：重力做正 功 还 是 负功； 生：重力势能增 加，重力做负功 功能选择：抢答 应用价值：增加学生的主动性，提高学生的参与度。 评价体现：本环节采用教师评价方式和学生互评的方式判断回答的正确与错误。 2 分钟
活动 2： 班级做莱顿瓶实验 情境二：我们在操场做莱顿瓶的实验。 问 1：重力势能 有 没 有 变化； 问 2：猜想： 在教室中重复莱顿瓶的实 验，现象会和在操场的现象一样吗？ 生：重力势能内有发生变 化； 实 验 现 象相同 功能选择：随机选人 应用价值：鼓励学生全员参与，促进合作学习，增加课堂紧张感，激发学生的思考 。 评价体现：本环节采用教师评价方式的方式对学生进行“莱顿瓶实验”的完成度进行评价。 5 分钟
活 动 3 ：静电力做功与电势差的关系 1.讲解电势差的 概 念 、 单位 、 标 矢 性等； 2.推导静电力做功与电势差的关系 生 ： 将概念 定 义 以及 推 导 过程 进 行 记录 功能选择：截屏投送 应用价值：截屏投送这种直观的展示方式有助于提高学生的学习效率，减少因理解偏差而导致的错误。 评价体现：本环节采用学生自评的方式，学生对概念和关系掌握的情况进行自我判断。 4 分钟
活动 4： 巩固与提高 书 本 32 页 例题讲解 小 组 讨 论并 将 解 题过程写在纸上。 功能选择：拍照投屏 应用价值：将学生的答题过程拍照并投送到大屏进行讲解，可以及时对学生的解题情况进行讲解和规范，并增强学习的动力和成就感。 评价体现：本环节采用教师评价方式、学生互评和自我评价的方式判断解题的过程的正误 ， 解题过程是否规范。 6 分钟
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任务二 ：将莱顿瓶从讲桌的左边水平移动到讲桌的右边 ，重力势能有没有发生变化 ？移动电子是否也有相同的规律呢？ 活动 5： 水平移动演示 、跨学科提问 情境：老师将莱顿瓶从水平桌面的左边匀速移动到水平桌面的右边。 问 1：莱顿瓶的重力势能有没有变化？为什么？ 问 2：地理 中把高度相同的点连成的线称作什么？ 重 力 势 能 没 有 发 生 变 化 ， 因 为 高 度 没 有 发 生 变化； 地 理 中 高 度 相 同 的 点 连 成 的 线 叫 等 高线。 功能选择：抢答 应用价值：增加学生的主动性，提高学生的参与度。 评价体现：本环节采用教师评价方式和学生互评的方式判断回答的正确与错误。 2 分钟
活 动 6 ：重力场类比思考静电场 思考：我们前面用重力场来类比静电场。 猜想 1：在静电场中移动带电物体会不会也存在电势能不发生变化的情况； 猜想 2：如果猜想 1 成立那么把相同电势的点链接起来的线应该称作什么？ 在 静 电 场中 存 在 电势 能 不 发生 变 化 的情况； 用 类 比 的思 想 这 个线 应 该 叫等势面。 功能选择：随机选人 应用价值：鼓励学生全员参与，促进合作学习，增加课堂紧张感，激发学生的思考 。 评价体现：本环节采用教师评价方式的方式对学生进行进行评价。 5 分钟
活动 7：等势面 等 势 面 的 概念； 推理等势面与电场线的关系 。 生 ： 将概念 定 义 以及 推 导 过程 进 行 记录 功能选择：截屏投送 应用价值：截屏投送这种直观的展示方式有助于提高学生的学习效率，减少因理解偏差而导致的错误。 评价体现：本环节采用学生自评的方式，学生对概念和推理过程掌握的情况进行自我判断。 4 分钟
活 动 8 ：常见电场中的等势面 匀强电场的等差等势线，匀强电场的等差等势面； 正点电荷的等差等势线，正点电荷的等差等势面； 负点电荷的等 学 生 对 常见 电 场 中的 等 势 面进行记录 功能选择：截屏投送 应用价值：截屏投送这种直观的展示方式有助于提高学生的学习效率，减少因理解偏差而导致的错误。 评价体现：本环节采用学生自评的方式，学生对概念和推理过程掌握的情况进行自我判断。 4 分钟
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差等势线，负点电荷的等差等势面；
活 动 9 ： GeoGebra演示两个点 电 荷 的等势面 使用 GeoGebra软件演示等量同种电荷的等差等势线，等量同种电荷的等差等势面； 等量异种电荷的 等 差 等 势线，等量异种电荷的等差等势面； 学生使用GeoGebra软 件 探 究两 个 点 电荷 的 等 势面。 功能选择：GeoGebra 演示 应用价值 ：利用GeoGebra演示两个点电荷的等势面，可以更加直观形象的教学； 软件的动态展示能够帮助学生更好地理解等势面的性质和关系，提高学习效率。 评价体现：本环节采用学生自评的方式，学生利用软件自主探究两个点电荷的等势面的特点。 8 分钟
作业布置 课后练习作业 通过智慧课堂布置练习作业 及 时 完 成作 业 并 上床 ， 根 据评 价 反 馈及 时 订 正作业。 功能选择：作业布置 应用价值：完成作业后，可以及时提交到智慧课堂平台 。教师能够迅速批改作业并给出反馈，学生可以第一时间了解自己的作业情况，包括错误点和改进建议。 评价体现：本环节采用教师评价的方式，通过作业布置功能对学生的作业及时进行评价反馈。 课后12 分钟
课后拓展作业 1 ． 莱顿瓶改进方案：使莱顿瓶的电势差量化 2 ． 在 塑 料 瓶外面贴上铝箔纸可以制作莱顿瓶，那如果直接使用铝瓶作为材料能否制 作 成 莱 顿瓶？ 小 组 合作 ， 设计 实 验 改 进 方 案 并 进 行验证 ， 将 结 果 形 成 报 告 并及 时 上传。 功能选择：作业布置 应用价值：拓展作业内容有助于提高学生的学习效果和学习体验； 多样化的作业形式可以激发学生的学习兴趣 ,提高学习积极性。 评价体现：本环节的作业是为本章第四节的教学做铺垫的，完成的作品在第四节教学时进行课堂点评。 课后15 分钟
板书设计 § 10.2 电势差 一、电势差（U）: 电场中两点电势的差值，也叫电压 UAB =φA -φB 二、静电力做功与电势差的关系 既： WAB=qUAB 或 UAB 三、等势面（等差等势面） 1、几种典型电场的等势面
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2、等势面的特点： （1）等势面越密的位置，电场强度越大。 （2）等势面与电场线垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 （3）在等势面上移动电荷静电力不做功。
教学反思 1．电场计算题让过程可视化，书本上的例题如果第四问的图像画出来了，学生解题就不需要完全靠抽象思维解题，可以依靠形象思维将电场运动过程可视化，解出UCA的大小从而解出 1,2,3 问。学生理解起来就容易很多。此解题过程更有利于培养学生“科学思维” 。 2．学生如果对电势差、电势、电势能及电场力做功的关系形成一个相互关联的体系，对本节知识的理解就更加到位，有利于培养学生“科学态度与责任” 。 3.“智慧课堂使用 ”：本节课使用智慧课堂的布置作业功能，本功能可以让学生及时得到作业反馈，但是在题目选择和题型设置上仍需优化，让题目更加多样化和个性化，帮助学生更加高效的学习，培养学生自主学习能力。
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附件：练习作业
课后练习（A组）
题量 4题 完成时长 6分钟
具体内容 题目 1．下列关于电势差的说法正确的是( ) A．两点间的电势差在数值上等于电荷从其中一点移到另一点时电场力所做的功 B．将1C的正电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了1J的功，则这两点间的电势差为1V C．在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关 D．两点间的电势差的大小跟放入这两点间的电荷的电荷量成反比 2．把电荷量为2×10-8C的正点电荷从无穷远处移到电场中的A点，要克服电场力做功8×10-6J。若把该电荷从无穷远处移动到电场中的B点，需克服电场力做功2×10-6J。规定无穷远处电势为零，求： (1)A点的电势； (2)A、B两点间的电势差； (3)把2×10-8C的负电荷由A点移到B点电场力做的功。 3．在维护和检修高压供电线路时，电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服(如图甲)。图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，头顶上方有B供电线，B供电线的电势高于A电线的电势，虚线表示电工周围某一截面上的等差等势线，c、d、e、f是等势线上的四个点。以下说法正确的是( )
A．在c、d、e、f四点中，c点的电场最强 B．在c、d、e、f四点中，f点的电势最低 C．将电子由d移到e电场力所做的功大于将电子由e移到f电场力所做的功 D．将电子在d点由静止释放，它会向e点所在等势面运动 4．如图所示为当兴奋在心肌中传播时，人体表面的瞬时电势分布图，该电势分布可等效为两等量点电荷周围的电势分布，图中实线为等差等势面，标注的数值分别表示不同等势面的电势，a、b、c、d为等势面上的点，a、b为两等效点电荷连线上关于连线中点对称的两点，c、d为两等效点电荷连线的中垂线上关于连线中点对称的两点，则( )
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A．d、a两点之间的电势差Uda=1.5mV B．负电荷从b点移到d点，电势能减小 C．a、b两点的电场强度等大反向 D．c、d两点的电场强度相同，从c到d的直线上电场强度先变小后变大
答案 1．B ； 2． (1)400V (2)300V (3)-6×10-6J； 3．B； 4．B。
作业评价 学生自评：能按时完成作业，并知道每道题目所考察的知识点。 □优秀 □良好 □合格
教师评价：能将生活中的情境转化成熟悉的物理模型，并可以解决问题。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 本作业对学生进行基础巩固，考察学生对电势差的理解、知道电势差与静电力做功和电势的关系、理解等势面的特点以及掌握几种典型电场的等势面分布及应用。在作业设计的时候以“高压电路的检修”“心肌电势分布图”为情境进行题目的编制，让学生用所学知识解决生活中的实际问题，提高学生的科学素养。
作业 分析 难度 回 较易 □ 中等 □ 较难
来源 回 引用 回 改编 □ 原创
课后练习（B组）
题量 3题 完成时长 6分钟
具体内容 题目 1．如图，正方体的四个顶点A、B、C、D上固定着电荷量分别为+q、+q、+q、 -q(q>0)的点电荷，上表面的中心为O1，下表面的中心为O2，正方体的中心为O ,则( ) A．O1点的电势大于O2点的电势 B．O1点的电势小于O点的电势 C．O点的电场强度大于O1点的电场强度 D．电子从O1点沿直线运动到O2点，电势能一直增大 2．2023年3月，中国科学家通过冷冻电镜技术解析了晶态冰中蛋白质三维结构。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子以某初速度进入
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电场，仅在电场力作用下运动的轨迹如图中实线所示，a、b是轨迹上的两点 ,下列判断正确的是( ) A．a点的电势高于b点的电势 B．a点的电场强度大于b点的电场强度 C．电子在b点受到的电场力方向水平向左 D．电子在a点的电势能小于在b点的电势能 3．某同学研究带电粒子在匀强电场中只受电场力的运动，得到电子由a点运动到b点的运动轨迹如图所示，图中的平行实线可能是电场线，也可能是等势面，下列说法中正确的是( ) A．若图中实线是等势面，电子在a点的动能较大 B．若图中实线是电场线，电子在a点的动能较大 C．不论图中实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点的低 D．不论图中实线是电场线还是等势面，a点的场强都比b点的大
答案 1．B ；2．C；3．A；
作业评价 学生自评：能按时完成作业，并知道每道题目所考察的知识点，将真实情境转化为物理模型 。 □优秀 □良好 □合格
教师评价：能解决等量电荷电场中电场强度与电势(差)的综合问题、处理电场线和等势线与轨迹的综合问题 □优秀 □良好 □合格
设计意图 本作业对学生思维能力和科学素养有了更高的要求，主要考察学生解决等量电荷电场中电场强度与电势(差)的综合问题、处理电场线和等势线与轨迹的综合问题。在作业设计的时候以“电子透镜的电场分布”为情境进行题目的编制，提高学生的综合素养。
作业 分析 难度 □ 较易 回 中等 □ 较难
来源 回 引用 回 改编 □ 原创
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