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視頻課題：高中物理人教版選修3-1第一章靜電場《1.5電勢差》浙江省長興

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高中物理人教版選修3-1第一章靜電場《1.5 電勢差》浙江省長興中學

電勢差  學案
一、學習目標
1.理解電勢差概念及定義的必要性
2.知道電勢差與電場力做功的關系式，并規范應用
3.理解電勢差正負的意義
二、任務分解
1.電場力做功的特點：
2.如何求電場力做功：
U_AB只是比值？
3.電勢差的定義及意義：
單位是什么？
正負又有什么意義？
例題：在電場中把2.0×10^-9C的正點電荷從A點移到B點，靜電力做功1.5×10^-7 J.再把這個電荷從B點移到C點，點電荷克服靜電力做功4×10^-7 J. 求：U_AB ， U_BC ，U_AC 各是多少？D點比C點電勢低10V，則把該點電荷從D點移到C點，靜電力做多少功？
 
 
 
4.電勢差的應用：
  閃電的形成
若云地之間的電勢差約為1.0×10⁹V，某次閃擊過程中云地間轉移的電荷量約為6C，閃擊持續時間約為60μs，試求閃電過程向外釋放的能量約多少？
 
 
 
 
生活鏈接                       
電氣安全工作規程（選）
高壓觸電可采用下列方法之一使觸電者脫離電源：
（1）立即通知有關供電單位或用戶停電。
（2）戴上絕緣手套，穿上絕緣靴，用相應等級的絕緣工具按序拉開電源開關或熔斷器。
（3）拋擲裸金屬線使線路短路接地，迫使保護裝置動作，斷開電源。注意拋擲金屬線之前，應先將金屬線的一端固定可靠接地，然后另一端系上重物拋擲，注意拋擲的一端不可觸及觸電者和其他人。另外，拋擲者拋出線后，要迅速離開接地的金屬線8m以外或雙腿并攏站立，防止跨步電壓傷人。在拋擲短路線時，應注意防止電弧傷人或斷線危及人員安全。
 

電勢差 
一、學習目標 
物理觀念：知道電勢差的概念；會運用電勢差計算電場力的功； 
科學思維：理解電勢差的正負意義；能應用電勢差概念解釋實際問題； 科學探究：知道電勢差在電路中就是電壓；探究閃電過程的能量釋放問題； 
態度與責任：知道高壓電線掉落時、打雷閃電時的防護方法，提升學生的自救能力。 二、教學過程 
引入：如何讓錫箔小球在水平面上，不接觸使之獲得動能？ 
（1.讓小球帶電；2.加上電場，讓電場力對小球做功）電場力做功，將電勢能轉化為了小球的動能。 
新課開展：如何計算電場力的功呢？ 背景1：ABWEqd= 
使用范圍：勻強電場；特點：電場力做功與路徑無關，只和
初、末位置有關。 
背景2：非勻強電場中，如何計算電場力做的功呢？ 
       注意到電場力做功與路徑無關，若知道將+q電荷從A移至B電場力做的功為W，那么+3q電荷從A移至B電場力做的功為多少？相當于把3個+q分別從A移到B做的總功，那么如果我移的是-2.5q電荷呢？ 
       只要在電場中確定的位置，移動單位電荷電場力做的功為一個定值，可以用比值來表示 AB
ABWUq
=
，移動-2.5q，電場力做的功是多少？應該是-2.5W，該式與生俱來可以帶符號運算。如果A到B對正電荷電場力做正功，那么負電荷A到B一定做負功，帶入式子，UAB不變（本就是一個電場決定的量）。       UAB僅僅是一個比值？ 
ABABpWqUEqj
==      
ABAB
pApBAB
WqUEEqqjj
=-=-對比發現ABABUjj=-，比值是電勢的差值 
一、定義：電勢差 
ABABUjj=- 
例題：在電場中把2.0×10-9C的正點電荷從A點移到B點，靜電力做功1.5×10-7 J.再把
這個電荷從B點移到C點，點電荷克服靜電力做功4×10-7 J. 求：A、 B 間，B 、C間，A、C間的電勢差各是多大？把該點電荷從A點移到C點，靜電力做功多少？（利用已學知識可以不帶符號計算來證實帶符號計算是可行的） 二、正負的意義：反應出電勢的高低 
從上面的計算可以看出，有了A、C的電勢差就可以直接求電場力對電荷做的功，可以推斷電勢能的變化情況，比如： 
大自然中蘊藏著大量的能量，空中的云層摩擦后可以不斷積累正電荷，從而使得云層的電勢不斷升高，電勢會多高？（不知道，因為需要確定0電勢點）根據pEqj=，電勢能可能不斷增加，
但這部分能量最終怎么以閃電的形式釋放出來呢？因為云層與地面之間形成了電勢差，當空
+q 
 



氣被擊穿，電荷在轉移到地面過程中，電場力做正功，電勢能減小。可見閃電是由于電勢差形成的。 
我們來觀察“感應起電機”，模擬閃電。小金屬球上不斷積累電荷，使自己周圍的電勢不斷升高，但是積聚的能量，并不能釋放，直到“避雷針”靠近，放電。 
可見電勢可以反映物體電勢能的多少，而電勢差能反應出轉化的電勢能有多少。 
若云地之間的電勢差約為1.0×109v，云地間距離約為1km，閃擊過程中云地間轉移的電荷量約為6C，閃擊持續時間約為60μs，試求閃電過程向外釋放的能量約為           J 
觀察到轉移的電荷量與持續時間，可以求得平均放電電流，電流的形成需要電源，電源提供的電壓就是電勢差。常見的電壓： 
可見電勢差在生活中還是經常可見
的，下面我們閱讀一下生活鏈接，發現一些正確做法，分析一下做法背后的原因。 生活鏈接                        
電氣安全工作規程（選） 
高壓觸電可采用下列方法之一使觸電者脫離電源： （1）立即通知有關供電單位或用戶停電。 
（2）戴上絕緣手套，穿上絕緣靴，用相應等級的絕緣工具按序拉開電源開關或熔斷器。 （3）拋擲裸金屬線使線路短路接地，迫使保護裝置動作，斷開電源。注意拋擲金屬線之前，應先將金屬線的一端固定可靠接地，然后另一端系上重物拋擲，注意拋擲的一端不可觸及觸電者和其他人。另外，拋擲者拋出線后，要迅速離開接地的金屬線8m以外或雙腿并攏站立，防止跨步電壓傷人。在拋擲短路線時，應注意防止電弧傷人或斷線危及人員安全。 甲、乙兩人哪個人更危險？ 
雙腳并攏站立 單腳跳開  三、小結 
 
引入時的在空間加上電場后，空間各點間形成了電勢差，在電場力做功下，帶電錫箔小球獲得的動能，是由電勢能轉化而來。

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