高中物理人教版 (新課標(biāo))選修36 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)及反思-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

eq \(\s\up7(),\s\d5(整體設(shè)計(jì)))

教學(xué)分析

本章教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形成了較緊密的“知識(shí)鏈”系統(tǒng)，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)形成了緊密的鏈條，從力到電場(chǎng)強(qiáng)度，從電場(chǎng)力做功到電勢(shì)能再到電勢(shì)、電勢(shì)差，那么電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差之間是否存在某種關(guān)系呢？本節(jié)教材就探討勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。

任何場(chǎng)的描述都要從兩個(gè)角度來(lái)描述，一個(gè)是力的方面；另一個(gè)是能的方面。前面幾節(jié)的內(nèi)容已經(jīng)從力和能的角度分別定義了描述電場(chǎng)的各個(gè)物理量——電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)、電勢(shì)差，電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)，電勢(shì)差跟電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功相互聯(lián)系，所以電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差之間存在著必然的聯(lián)系。本節(jié)內(nèi)容起一個(gè)橋梁、紐帶的作用，將電場(chǎng)的兩大性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)，而電場(chǎng)力與電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功之間的關(guān)系，是問(wèn)題研究的切入點(diǎn)(如圖)，在課堂預(yù)設(shè)時(shí)，教師應(yīng)注意設(shè)置適當(dāng)?shù)膯?wèn)題引導(dǎo)，從而幫助學(xué)生把握其內(nèi)部邏輯關(guān)系。

本節(jié)課首先是在具體情境中，通過(guò)分析推理得出勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。教學(xué)中應(yīng)重視啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想，分析物理量之間的關(guān)系，鼓勵(lì)學(xué)生自己提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。要讓學(xué)生不僅知道結(jié)論，并會(huì)推導(dǎo)得出結(jié)論，在一定的條件下正確應(yīng)用結(jié)論。

在得出電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上的關(guān)系式U＝Ed后，要強(qiáng)調(diào)理解公式的意義和適用條件，d是兩點(diǎn)間在電場(chǎng)強(qiáng)度方向上的距離，UAB是所對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，它只對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)才適用。因此對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，要求學(xué)生理解并能應(yīng)用電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的定量關(guān)系，即U＝Ed，并通過(guò)公式變形E＝UAB/d，用比值的方法指出電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上降低的電勢(shì)。這在分析問(wèn)題時(shí)是很有用的。對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系要復(fù)雜得多，我們雖然不能用公式U＝Ed定量運(yùn)算，但它的物理意義依然是“定性”地存在著，對(duì)于學(xué)有余力的同學(xué)可以適當(dāng)引導(dǎo)。

討論勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

討論電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度方向的關(guān)系時(shí)，為了便于學(xué)生接受，可以舉例說(shuō)明，自山頂上從坡度不同的兩個(gè)方向下到同一水平面，坡度陡的方向，單位長(zhǎng)度的水平距離上高度下降大，即高度下降得快，再結(jié)合課本1.6－1、1.6－2的勻強(qiáng)電場(chǎng)講解，沿不同的方向，電勢(shì)下降的差值都相同時(shí)，沿電場(chǎng)線方向的距離最小，即電勢(shì)降落得最快。因而得出：電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是指電勢(shì)降低最快的方向。

對(duì)于等勢(shì)面可以運(yùn)用地圖上的等高線作比喻，根據(jù)等勢(shì)面的特點(diǎn)——等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直；電場(chǎng)線是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面；兩個(gè)相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)之差是相等的。引導(dǎo)學(xué)生利用圖形研究非勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，體會(huì)科學(xué)研究方法，加深對(duì)本節(jié)課公式U＝Ed和E＝eq \f(U,d)的理解。

本節(jié)課的教學(xué)安排非常符合認(rèn)知過(guò)程和學(xué)生的理解實(shí)際，將物理知識(shí)形成了一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)體系，同時(shí)也真正做到了對(duì)學(xué)生三維目標(biāo)的達(dá)成。

教學(xué)目標(biāo)

1．經(jīng)歷公式U＝Ed的推導(dǎo)過(guò)程，理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的定性、定量關(guān)系。通過(guò)對(duì)電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系的分析，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探究精神，體會(huì)自然科學(xué)探究中的邏輯美。

2．能夠熟練應(yīng)用U＝Ed和E＝eq \f(U,d)解決有關(guān)問(wèn)題，并能從不同角度認(rèn)識(shí)電場(chǎng)、分析尋找物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力。

教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向距離的乘積。

難點(diǎn)：1.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為什么等于兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向距離的比值的問(wèn)題。

2．電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)無(wú)直接關(guān)系。場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)在數(shù)值上沒(méi)有必然關(guān)系，即場(chǎng)強(qiáng)大的地方電勢(shì)不一定高；場(chǎng)強(qiáng)為零的地方電勢(shì)不一定為零；場(chǎng)強(qiáng)相同的地方電勢(shì)不一定相同；電勢(shì)相同的地方場(chǎng)強(qiáng)不一定相同。

教學(xué)方法與手段

由于學(xué)生現(xiàn)狀是對(duì)電場(chǎng)知識(shí)體系了解不深，邏輯分析推理能力薄弱，所以教材重視推理的過(guò)程，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生回憶，設(shè)置恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題情景，通過(guò)問(wèn)題教學(xué)法，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生分析推理，尋找場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差之間的內(nèi)在聯(lián)系，得到電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，并在過(guò)程中使學(xué)生明確地知道公式U＝Ed的適用條件：勻強(qiáng)電場(chǎng)。

利用教科書(shū)“思考與討論”，將前述特殊條件下得到的結(jié)論推廣到更一般的情況，滲透科學(xué)研究方法教育，最后以合作學(xué)習(xí)為主，激勵(lì)、發(fā)動(dòng)學(xué)生們多角度思考問(wèn)題，深刻體會(huì)公式U＝Ed和E＝eq \f(U,d)的意義，使學(xué)生學(xué)會(huì)多角度多方面看問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生理性思維的訓(xùn)練。

eq \(\s\up7(),\s\d5(課前準(zhǔn)備))

教學(xué)媒體

多媒體課件PPT、導(dǎo)學(xué)案。

知識(shí)準(zhǔn)備

電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能的比較(設(shè)置為導(dǎo)學(xué)案的知識(shí)填空形式，學(xué)生在課前完成，課堂訂正)

eq \(\s\up7(),\s\d5(教學(xué)過(guò)程))

導(dǎo)入新課

[事件1]

教學(xué)任務(wù)：導(dǎo)入新課

師生活動(dòng)：

【出示圖片】引導(dǎo)學(xué)生回憶并通過(guò)分析，尋找物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，教師通過(guò)問(wèn)題教學(xué)法，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生分析推理。

【分析、引入新課】

前面幾節(jié)的內(nèi)容已經(jīng)從力和能的角度分別定義了描述電場(chǎng)的哪幾個(gè)物理量？——電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)、電勢(shì)差，它們分別是怎樣定義的？

電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)，電勢(shì)差是跟電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功相互聯(lián)系，那么電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差之間是否存在著聯(lián)系呢？我們以勻強(qiáng)電場(chǎng)為例來(lái)研究。

推進(jìn)新課

[事件2]

教學(xué)任務(wù)：推導(dǎo)電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式

討論勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

思考與討論：如圖所示勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，正電荷q在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)沿電場(chǎng)方向移動(dòng)到B點(diǎn)，已知A、B兩點(diǎn)之間的距離為d，分析電場(chǎng)強(qiáng)度E與電勢(shì)差UAB之間有什么關(guān)系。

【問(wèn)題情境1】

【思考分析】

AB間距離為d，電勢(shì)差為UAB，場(chǎng)強(qiáng)為E。把正電荷q從A點(diǎn)移到B時(shí)，電場(chǎng)力qE所做的功為W＝qEd。利用電勢(shì)差和功的關(guān)系，這個(gè)功又可求得為W＝qUAB，比較這兩個(gè)式子，可得W＝qEd＝qUAB，即U＝Ed。

【提出問(wèn)題】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系是怎樣的？

【猜想】學(xué)生分析思考，提出猜想：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積。

【進(jìn)一步思考、檢驗(yàn)】如圖所示勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，正電荷q在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)(不是沿場(chǎng)強(qiáng)方向)，已知A、B兩點(diǎn)之間的距離為s，分析電場(chǎng)強(qiáng)度E與電勢(shì)差UAB之間有什么關(guān)系。

【問(wèn)題情境2】

討論電勢(shì)差與

電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

思考與討論：上面討論中A、B兩點(diǎn)位于同一條電場(chǎng)線上。如果它們不在同一條電場(chǎng)線上，如圖，還能得出以上結(jié)論嗎？試試看。

【交流合作解決問(wèn)題】學(xué)生進(jìn)行討論分析：如圖所示、設(shè)A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差仍為U，設(shè)AB間距離為s，與電場(chǎng)線方向夾角為α，將正電荷從A移動(dòng)到B，受電場(chǎng)力方向水平向右，與位移夾角為α，故電場(chǎng)力做功為W＝Eqscsα，scsα＝d，所以W＝Eqscsα＝Eqd，利用電勢(shì)差和功的關(guān)系，W＝qU，比較這兩個(gè)式子可得U＝Escsα＝Ed。d為AB沿電場(chǎng)線方向的距離，也是A、B所在等勢(shì)面間的距離或者可以說(shuō)是A、B兩點(diǎn)間距離s在場(chǎng)強(qiáng)方向的投影。

【結(jié)論】

電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系：勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離的乘積。即U＝Ed。

拓展提高

[事件3]

教學(xué)任務(wù)：總結(jié)電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的大小的關(guān)系：UAB＝Ed或E＝UAB/d

設(shè)計(jì)說(shuō)明：?jiǎn)l(fā)、激勵(lì)學(xué)生多角度思考問(wèn)題，體會(huì)公式UAB＝Ed或E＝UAB/d的物理意義。

師生活動(dòng)：小組合作，集思廣益、七嘴八舌，用文字?jǐn)⑹龌驍?shù)學(xué)語(yǔ)言總結(jié)電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度大小的關(guān)系。U為兩點(diǎn)間電壓，E為場(chǎng)強(qiáng)，d為兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)線方向的距離，也可以說(shuō)是A、B兩點(diǎn)間距離s在場(chǎng)強(qiáng)方向的投影，或A、B兩點(diǎn)所在等勢(shì)面間的距離。

【七嘴八舌之一】UAB＝Ed

在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差，等于電場(chǎng)強(qiáng)度跟這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向上距離的乘積。

對(duì)公式的理解：?jiǎn)l(fā)、激勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)

(1)U＝E·d只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)的計(jì)算；

(2)式中的d的含義是某兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向上的距離，或兩點(diǎn)所在等勢(shì)面之間的距離。

【典例分析一】下列關(guān)于靜電場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是( )

A．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)間的距離成正比

B．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)降低的方向就是場(chǎng)強(qiáng)的方向

C．電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)不受電場(chǎng)力

D．若電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能一定減小，而動(dòng)能不一定增加

【七嘴八舌之二】E＝UAB/d

思考與討論：由E＝eq \f(UAB,d)式可以得到電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位：伏[特]每米(V/m)，這個(gè)單位與前面學(xué)過(guò)的單位牛[頓]每庫(kù)[侖](N/C)相同。請(qǐng)證明這一點(diǎn)。

①由UAB＝Ed可得E＝U/d，分析可知：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差?；颍簣?chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上降低的電勢(shì)。

②由E＝U/d可得場(chǎng)強(qiáng)的另一個(gè)單位：V/m

1 V/m＝eq \f(1 J/C,1 m)＝eq \f(1 N·m,1 C·m)＝1 N/C。

③注意此公式定量計(jì)算也只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。

【典例分析二】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中(如圖所示)分布著A、B、C三點(diǎn)。當(dāng)把一個(gè)電荷量q＝10－5 C的正電荷從A沿AB線移到B時(shí)，電場(chǎng)力做功為零；從B移到C時(shí)，電場(chǎng)力做功為－1.73×10－3 J。試判斷該電場(chǎng)的方向，算出場(chǎng)強(qiáng)的大小。

【七嘴八舌之三】定性分析非勻強(qiáng)電場(chǎng)

雖然公式U＝Ed只適用勻強(qiáng)電場(chǎng)，但在非勻強(qiáng)電場(chǎng)問(wèn)題中，我們也可以用此式來(lái)比較電勢(shì)差的大小。如圖是一非勻強(qiáng)電場(chǎng)，某一電場(chǎng)線上A、B、C三點(diǎn)有AB＝BC，比較UAB和UBC的大小。我們可以設(shè)想，AB段的場(chǎng)強(qiáng)要比BC段的場(chǎng)強(qiáng)大，因而UAB＝E1·AB，UBC＝E2·BC，UAB＞UBC。這里的E1、E2分別指AB段、BC段場(chǎng)強(qiáng)的平均值。

【典例分析三】(2009高考全國(guó)Ⅰ卷)如圖所示，一電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對(duì)稱(chēng)，O、M、N是y軸上的三個(gè)點(diǎn)，且OM＝MN。P點(diǎn)在y軸右側(cè)，MP⊥ON。則正確的是( )

A．M點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)高

B．將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功

C．M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于O、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差

D．在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電粒子，該粒子將沿y軸做直線運(yùn)動(dòng)

答案：AD

設(shè)計(jì)說(shuō)明：通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)學(xué)【典例分析四】，突破難點(diǎn)

【典例分析四】下列說(shuō)法正確的是( )

A．場(chǎng)強(qiáng)大的地方電勢(shì)一定高 B．場(chǎng)強(qiáng)為零的地方電勢(shì)不一定為零

C．電勢(shì)相同的地方場(chǎng)強(qiáng)不一定相同 D．場(chǎng)強(qiáng)相同的地方電勢(shì)不一定相同

答案：BCD

【七嘴八舌之四】場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)無(wú)直接關(guān)系

學(xué)生小組分工合作，討論、分析、爭(zhēng)辯【典例分析四】，最后推舉小組發(fā)言人匯報(bào)。

教師點(diǎn)撥：因?yàn)槟滁c(diǎn)電勢(shì)的值是相對(duì)選取的零電勢(shì)點(diǎn)而言的，選取的零電勢(shì)點(diǎn)不同，電勢(shì)的值也不同，而場(chǎng)強(qiáng)不變。零電勢(shì)可以人為選取，而場(chǎng)強(qiáng)是否為零則由電場(chǎng)本身決定。初學(xué)容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤是把電勢(shì)高低與電場(chǎng)強(qiáng)度大小聯(lián)系起來(lái)，誤認(rèn)為電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)高，場(chǎng)強(qiáng)就大；某點(diǎn)電勢(shì)低，場(chǎng)強(qiáng)就小。

學(xué)生合作總結(jié)：場(chǎng)強(qiáng)E和電勢(shì)φ在數(shù)值上沒(méi)有因果關(guān)系，E大時(shí)只說(shuō)明沿電場(chǎng)線方向φ變化快，φ可大可小甚至可以是零，反之，φ大時(shí)，E可大可小甚至可以是零。它們的關(guān)系與加速度a和速度v的關(guān)系相似。

拓展提高：那么場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)真的毫無(wú)聯(lián)系嗎？

【七嘴八舌之五】場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)也并非毫無(wú)聯(lián)系

鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)言：

①場(chǎng)強(qiáng)的大小反映著電勢(shì)變化的快慢。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積，即U＝Ed。沿場(chǎng)強(qiáng)方向是電勢(shì)降落最快的方向。②順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低；電場(chǎng)線一定跟等勢(shì)面垂直；電場(chǎng)線的方向總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面；電場(chǎng)線或等勢(shì)面密集處場(chǎng)強(qiáng)大、稀疏處場(chǎng)強(qiáng)小。

【典例分析五】如圖為勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面圖，每?jī)蓚€(gè)相鄰等勢(shì)面相距2 cm，由此可確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和數(shù)值是( )

A．豎直向下，E＝100 V/m B．水平向左，E＝100 N/C

C．豎直向上，E＝100 V/m D．水平向右，E＝100 V/m

[事件4]

教學(xué)任務(wù)：總結(jié)電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度方向的關(guān)系：UAB＝Ed或E＝UAB/d

師生活動(dòng)：

【七嘴八舌】討論電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度方向的關(guān)系時(shí)，結(jié)合課本1.61的勻強(qiáng)電場(chǎng)講解，沿不同的方向，當(dāng)電勢(shì)下降的差值都相同時(shí)，沿電場(chǎng)線方向的距離最小，即電勢(shì)降落得最快；因而得出：電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是指電勢(shì)降低最快的方向。

討論勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差討論勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)

與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系



【典例分析一】在靜電場(chǎng)中，一個(gè)電子由a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功為5eV，則以下認(rèn)識(shí)中錯(cuò)誤的是( )

A．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定由b沿直線指向a

B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差Uab＝5 V

C．電子的電勢(shì)能減少5 eV

D．電子的電勢(shì)能減少5 J

【典例分析二】如圖所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA＝15 V，φB＝3 V，φC＝－3 V。由此可得D點(diǎn)電勢(shì)φD＝______ V。

【體會(huì)科學(xué)研究方法】根據(jù)等勢(shì)面的特點(diǎn)——①等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直；②電場(chǎng)線是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面；③兩個(gè)相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)之差是相等的。引導(dǎo)學(xué)生利用圖形研究非勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，體會(huì)科學(xué)研究方法，加深對(duì)本節(jié)課公式U＝Ed和E＝eq \f(U,d)的理解。

4．如圖是初中地理中的等高線圖(圖中數(shù)字的單位是米)。小山坡的左邊a和右邊b哪一邊的地勢(shì)更陡些？如果把一個(gè)球分別從山坡左右兩邊滾下(不考慮摩擦)，哪邊的加速度更大？現(xiàn)在把下圖看成一個(gè)描述電勢(shì)高低的等勢(shì)線圖；圖中的單位是伏特，a和b哪一邊電勢(shì)降落得快？哪一邊的電場(chǎng)強(qiáng)度大？根據(jù)兩者的對(duì)比談?wù)勀愕捏w會(huì)。

小山的等高線圖

教師點(diǎn)撥：為了便于學(xué)生接受，可以類(lèi)比，自山頂上從坡度不同的兩個(gè)方向下到同一水平面，坡度陡的方向，單位長(zhǎng)度的水平距離上高度下降大，即高度下降得快。

【總結(jié)】

①場(chǎng)強(qiáng)方向就是電勢(shì)降低最快的方向。只有沿場(chǎng)強(qiáng)方向，在單位長(zhǎng)度上的電勢(shì)差最大，也就是說(shuō)電勢(shì)降低最快的方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的方向，但是，電勢(shì)降低的方向不一定是場(chǎng)強(qiáng)方向。

②電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直。

eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(課堂小結(jié)))

[事件5]

教學(xué)任務(wù)：引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)、方法、情感三個(gè)側(cè)面小結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(布置作業(yè)))

1．復(fù)習(xí)本節(jié)教材。

2．完成課本課后問(wèn)題與練習(xí)。

eq \(\s\up7(),\s\d5(板書(shū)設(shè)計(jì)))

6 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

U＝Ed E＝eq \f(U,d)

一、大小關(guān)系：

①在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差，等于電場(chǎng)強(qiáng)度跟這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向上的距離的乘積，U＝Ed

說(shuō)明：條件為在勻強(qiáng)電場(chǎng)中；d必須是沿著場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離或電場(chǎng)中該兩點(diǎn)所在的等勢(shì)面的垂直距離。

②E＝eq \f(U,d)表明，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，在數(shù)值上等于沿著電場(chǎng)方向上單位距離的電勢(shì)降落，正是依據(jù)這個(gè)關(guān)系，電場(chǎng)強(qiáng)度的單位還有V/m。

③以上兩公式都只適用勻強(qiáng)電場(chǎng)定量計(jì)算，但在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，只能定性分析電勢(shì)差的大小。

④場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)無(wú)直接關(guān)系。

二、方向關(guān)系：

①場(chǎng)強(qiáng)方向就是電勢(shì)降低最快的方向

②電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直

eq \(\s\up7(),\s\d5(活動(dòng)與探究))

課題：利用圖形研究非勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。

過(guò)程：上網(wǎng)查找資料，收集不同帶電體的電場(chǎng)分布圖，研究圖形中電場(chǎng)線與等勢(shì)面的分布，分析電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，加深對(duì)本節(jié)課公式U＝Ed和E＝UAB/d的理解。

探究活動(dòng)可以在自主研究的基礎(chǔ)上分小組進(jìn)行交流，形成統(tǒng)一意見(jiàn)后，各小組派代表向全班同學(xué)匯報(bào)。

eq \(\s\up7(),\s\d5(備課資料))

利用圖形研究電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

甲

如圖甲所示，以點(diǎn)電荷＋Q為圓心(球心)畫(huà)同心圓(同心球面)，半徑之比為1∶2∶3，試回答下列問(wèn)題：

問(wèn)題導(dǎo)引1：A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是否相等？說(shuō)明理由。

分析：A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差不相等。原因是：由正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布可知，沿著QABC的方向，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越弱。現(xiàn)在假設(shè)有正試探電荷q先從A移動(dòng)到B，再由B移動(dòng)到C。在此過(guò)程中，只能用W1＝Flcsα＝qEd計(jì)算靜電力做的功。但是，這里的靜電力是個(gè)變力，我們只好把AB和BC分割成許多小段，這樣，每一小段上的靜電力都可以看做是恒力，再把各小段上靜電力做的功相加，就得到由A移動(dòng)到B和由B移動(dòng)到C靜電力做的功了。因?yàn)橛葿移動(dòng)到C靜電力總是小于由A移動(dòng)到B的靜電力，所以WAB＞W(wǎng)BC。從另一角度看，WAB＝qUAB適用于任何電場(chǎng)，所以qUAB＞qUBC，故UAB＞UBC。

問(wèn)題導(dǎo)引2：在甲圖中允許A、B、C三點(diǎn)在電場(chǎng)線上移動(dòng)，并且要求UAB＝UBC，你能判斷線段AB與線段BC的大小關(guān)系嗎？

分析：如果要求UAB＝UBC，則應(yīng)該AB＜BC。

理由是如果把正試探電荷q從A移動(dòng)到B，再由B移動(dòng)到C，因UAB＝UBC，故WAB＝WBC。但AB段的靜電力大于BC段的靜電力，所以A、B間的距離應(yīng)該小于B、C間的距離。

乙

問(wèn)題導(dǎo)引3：如乙圖中兩相鄰的同心圓之間的電勢(shì)差相等，丙圖表示電勢(shì)降落的情況。看圖說(shuō)一說(shuō)電勢(shì)在哪些地方降落得快，哪些地方降落得慢。

丙

分析：在離場(chǎng)源電荷較近的地方(也就是電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)的地方)電勢(shì)降落得快，在離場(chǎng)源電荷較遠(yuǎn)的地方(也就是電場(chǎng)強(qiáng)度弱的地方)電勢(shì)降落得慢。該圖形象地說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度的大小反映電勢(shì)隨空間位置變化的快慢。

電場(chǎng)強(qiáng)度
電勢(shì)
電勢(shì)差
電勢(shì)能
意義
描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)
描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)
描述電場(chǎng)的做功的本領(lǐng)
描述電荷在電場(chǎng)中的能量，電荷做功的本領(lǐng)
定義
E＝F/q
φ＝eq \f(Ep,q)
UAB＝eq \f(WAB,q)
Ep＝φ·q
矢標(biāo)性
矢量：方向?yàn)榉旁陔妶?chǎng)中的正電荷的受力方向
標(biāo)量，有正負(fù)，正負(fù)只表示大小
標(biāo)量，有正負(fù)，正負(fù)只表示電勢(shì)的高低
正電荷在正電勢(shì)位置有正電勢(shì)能，簡(jiǎn)化為：正正得正，正負(fù)得負(fù)，負(fù)負(fù)得正
決定因素
場(chǎng)強(qiáng)由本身決定，與試探電荷無(wú)關(guān)
電勢(shì)由本身決定，與試探電荷無(wú)關(guān)，其大小與參考點(diǎn)的選取有關(guān)，有相對(duì)性
由電場(chǎng)本身的兩點(diǎn)間電勢(shì)差異決定，與試探電荷無(wú)關(guān)，與參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)
由電荷量與該點(diǎn)電勢(shì)二者決定，與參考點(diǎn)選取有關(guān)
關(guān)系
本節(jié)課研究

相關(guān)教案

相關(guān)教案更多

相關(guān)教案

相關(guān)教案 更多

相關(guān)教案更多