人教版高中物理选修3-1教案

高一物理选修3-1教案

第一章静电场

1.1电荷及其守恒定律

一、教学三维目标

（-）知识与技能

i.知道两种电荷及其相互作用.知道电量的概念.

2.知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开.

3.知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开.

4.知道电荷守恒定律.

5.知道什么是元电荷.

（二）过程与方法

1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷

2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物

体中的电荷分开.但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。

（三）情感态度与价值观

通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质

二、教学重点：电荷守恒定律

三、教学难点：利用电荷守恒定律分析解决摩擦起电和感应起电的相关问题。

四、教学具体过程：

（-）引入新课：新的知识内容，新的学习起点.本章将学习静电学.将从物质的微观的角

度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。

【板书】第一章静电场

复习初中知识：

【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电.

【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻

璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷.同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.

【板书】自然界中的两种电荷

正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，把用毛皮摩擦过的硬橡

胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示.

电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.

（二）进行新课：第1节、电荷及其守恒定律

【板书】

一、电荷

1、使物体带点的三种方式

摩擦起电

（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释

原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子

（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同

（3）实质：电子的转移（电子从一个物体转移到另一个物体）

（4）结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷

接触带电

(1)接触带电的原因：一个物体带电时，电荷之间会相互排斥，如果接触另一个导体电

荷会转移到这个导体上，使物体带电

(2)实质：电子的转移（电子从一个物体转移到另一个物体）

(3)结果：接触带电两个物体最终的电量分配很复杂，但有一种情况能确定电荷量的分

配：两个完全相同的导体球相互接触后把剩余电荷量平分

例：1甲、乙两完全相同的金属球分别带+10C和-6C的电荷量，接触后均带+2C电荷量

2若两球分别带+10C和TOC电荷量，接触后都不带电，这种现象叫电荷的中和

感应起电

【演示】：把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,B（参见课本图.可以看到A,

B上的金属箔都张开了，表示A,B都带上了电荷.如果先把C移走，A和B上的金属箔就会

闭合.如果先把A和B分开，然后移开C,可以看到A和B仍带有电荷；如果再让A和B接

触，他们就不再带电.这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种

电荷发生中和.

（1）感应起电的原因：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的

自由电荷便会趋向或远离带电体，使靠近带电体的一端带上异号电荷，远离带电体的一端带

同号电荷，这种现象叫静电感应，利用静电感应使金属导体带电的过程叫感应起电

（2）实质：电子的转移（电子从物体的一部分转移到另一部分）

练习：

二、电荷守恒定律

内容：电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体,

或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变

另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。

三、元电荷

电荷的多少叫做电荷量.符号：。或0单位：库仑符号：C

元电荷：电子所带的电荷量（最小的电荷量），用e表示.

注意：所有带电体的电荷量或者等于e,或者等于e的整数倍。就是说，电荷量是不能连续

变化的物理量。

电荷量e的值:e=l.60X10,9C

比荷（荷质比）：电子的电荷量e和电子的质量弘的比值，为±=1.76x1（）“（：/姐

me

五、板书设计：

第一节电荷和电荷守恒定律

一、电荷：

正负

电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引

使物体带点的三种方式：

摩擦起电接触带电感应起电

二、电荷守恒定律

内容：电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物

体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变

另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。

三、元电荷

电荷的多少叫做电荷量.符号：。或g单位：库仑符号：C

元电荷：电子所带的电荷量（最小的电荷量），用e表示.

电荷量e的值:e=1.60X10'9C

六、课后作业：课后习题

七、教学辅助手段：演示实验

八、课后反思：

1.2库仑定律

一、教学目标

（一）知识与技能

1.掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电

力常量

2.会用库仑定律的公式进行有关的计算.

3.知道库仑扭秤的实验原理.

（二）过程与方法

通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律

（三）情感态度与价值观

培养学生的观察和探索能力

二、教学重点：库仑定律的理解

三、教学难点：应用库仑定律公式进行有关的计算

四、教学具体过程：

（-）复习上节课知识

（-）新课教学

提出问题：电荷之间的相互作用力跟什么因素有关?

【演示】：带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向.使同学通过观察

分析出结论（参见课本图—

影响两电荷之间相互作用力的因素：（1）距离（2）电量.

一、库仑定律

1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与他们的电荷量的乘积成正比，与它

们的距离的二次方成反比.作用力的方向在两个点电荷的连线上

2、表达式：F=k^-静电力常量4=9.0Xl（）9N・m2/c2

r~

k的大小用实验方法测定

3、适用条件：真空中，点电荷——理想化模型

【介绍】：（1）关于“点电荷”，应让学生理解这是相对而言的，只要带电体本身的大小

跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷.严格地说点电荷是一个理想模

型，实际上是不存在的

（2）要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质

二、库仑的实验

库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家.库仑）

库仑扭秤（模型或挂图）介绍：物理简史及库仑的实验技巧.

实验技巧：（1）小量放大（2）电量的确定

【例题1】：试比较电子和质子间的静电引力和万有引力.已知电子的质量叫=9.lX10-31kg,

质子的质量m2=L67X10-27kg.电子和质子的电荷量都是1.6OX1（）T9c.

分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，

再求解.

解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是

mmF

L,Q.Q2l^i21kQQ

K=k——,F2=G——,—=~-------

rrF,Gm1•m2

91919

F.9.0X10X1.60X10X1.60XWw

—=---------Ti-----------T；-----------77=2.3X10

--31-27

F26.67XIO"X9.10X10X1.67X10

可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处：

它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力.其

次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微

观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可

忽略不计.

【例题2］：详见课本R

五、板书设计：

第二节库仑定律

一、库仑定律

1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与他们的电荷量的乘积成正比，与它

们的距离的二次方成反比.作用力的方向在两个点电荷的连线上

2、表达式：尸华静电力常量4=9.0Xl（）9N・m2/c2

r

k的大小用实验方法测定

3、适用条件：真空中，点电荷——理想化模型

二、库仑的实验

库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家.库仑）

六、课后作业：第9页1、2、3、4、5

七、教学辅助手段：演示实验

八、教学反思：

1.3电场强度

一、教学目标

（一）知识与技能

i.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态.

2.理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场

强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的.

3.能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关

的计算，知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算.

4.知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场强度的大小和方向

（二）过程与方法

1.体会研究电场性质的方法，这一思想方法在以后学习磁场时也有重要应用

2.了解用电场线表示电场的方法

（三）情感态度与价值观

1.理解电场的物质性，加深对世界物质性的认识

2.探究各种电场线的分布，认识物质世界的多样性

二、教学重点：电场强度的概念及其定义式

三、教学难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算

四、教学具体过程

（—.）弓।入新课

问题引入：电荷间的相互作用力是怎样产生的？

（-）新课教学

一、电场：

利用课本图14-5说明：电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用；

电荷B对电荷A的作用，实际上是电荷B的电场对■电荷A的作用.

1、产生：电荷的周围都存在电场

电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的

特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加.

物质性：是客观存在的

2、基本性质：

①对放入其中的电荷有力的作用

引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电

场力的大小或方向都可能不•样.

②有能的性质

当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量.

可见，电场具有力和能的特征

把电荷量为Q的电荷放在电场中静电力为F

把电荷量为2q的电荷放在电场中静电力为2F（放在同一位置）

把电荷量为3q的电荷放在电场中静电力为3F

实验表明：在电场中的同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电场中

的位置所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q来表

示电场的强弱.

二、、电场强度（E）：

1.物理意义：描述电场强弱的物理量

2.定义：电荷在电场中某点所受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度,

简称场强.用E表示。（比值法）

3.定义式：E=F/q（适用于所有电场）

4,量性：矢量

方向：与正电荷在该点所受的电场力的方向相同；与负电荷在该点所受的电场力的方向相

反

5.单位：N/CV/m

电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q无关，它决定于

电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关

三、（真空中）点电荷周围的电场

1、定义

大小：E=kQ/r2（只适用于点电荷的电场）

方向：如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果是负电荷：E的方向就

是沿着PQ的连线并指向Q

2、E=F/q与E=kQ/r2的区别

E=F/qE与q无关q拿走E存在

E=kQ/r2E与Q成正比Q拿走E没有

四、电场强度的叠加

电场中某点的电场场强为各个点电荷单独在该点产生的电场场强的矢量和

【例题】（课本R例题演变）在真空中有两个点电荷Qi=+3.OX1（）TC和@=-3.0*10-七，

它们相距0.1m,求电场中A点的场强.A点与两个点电荷的距离相等，r=0.1m

分析：点电荷孰和。的电场在A点的场强分别为日和E2,它们大小相等，方向如图所示，

合场强E在日和法的夹角的平分线上，此平分线跟Q,和Q2的连线平行.

解：E=Eicos60°+E2cos60°=2Eicos60°=2kQicos60°/r2

代入数值得E=2.7X10'N/C

可以证明：一个半径为R的均匀球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电

荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点和电场强度一样

即：E=kQ/r2

五、电场线一一形象描述电场强度的大小和方向（人们假想的）

1、定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的

电场强度的方向。

2、特点：

①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.

②电场线从正电荷或无穷远出发，终止于负电荷或无穷远.

③电场线的疏密反映电场强度的大小（疏弱密强）.

④任意两条电场线不会在无电荷处相交（包括相切），也不闭合

3、几种常见电场的电场线

结论：

1等量同种点电荷形成的电场中电场线分布

①两点电荷连线中点。处场强为0

②两点电荷连线中点。附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零

③从两点电荷连线中点。沿中垂线到无限远处，电场先增大后减小

2等量异种点电荷形成的电场中电场线分布

①两点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场线场强先变小后增大

②两点电荷连线的中垂线上电场线方向均相同（水平）

③在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离的各点场强大小相等

指出：电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。

六、匀强电场、/

1、定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.分而K

2、匀强电场的电场线：是一组疏密程度相同（等间距）的平行直线.例如，两《皿"小

等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就

是匀强电场，如图

五、板书设计：

第三节电场强度

一、电场

1、产生：电荷的周围都存在电场

2、基本性质：

①对放入其中的电荷有力的作用②有能的性质

二、、电场强度（E）：

1.物理意义：描述电场强弱的物理量

2.定义：电荷在电场中某点所受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度,

简称场强.用E表示。（比值法）

3.定义式：E=F/q（适用于所有电场）

4.量性：矢量

方向：与正电荷在该点所受的电场力的方向相同；与负电荷在该点所受的电场力的方向相

反

5.单位：N/CV/m

三、（真空中）点电荷周围的电场

定义

大小：E=kQ/r2（只适用于点电荷的电场）

方向：如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果是负电荷：E的方向就

是沿着PQ的连线并指向Q

四、电场强度的叠加

电场中某点的电场场强为各个点电荷单独在该点产生的电场场强的矢量和

五、电场线一一形象描述电场强度的大小和方向（人们假想的）

1、定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的

电场强度的方向。

2、特点：

①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.

②电场线从正电荷或无穷远出发，终止于负电荷或无穷远.

③电场线的疏密反映电场强度的大小（疏弱密强）.

④任意两条电场线不会在无电荷处相交（包括相切），也不闭合

六、匀强电场

电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场

六、课后作业：第14页1、2、3、4、5、6、7

七、教学辅助手段：多媒体

八、课后反思：

1.4电势能和电势

一、教学目标

（一）知识与技能

1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。

2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电

力的功、电势能的关系。

3、了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。

（二）过程与方法

通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。

（三）情感态度与价值观

尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价值

观。

二、教学重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

三、教学难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。

四、教学具体过程：

（一）复习前面相关知识

1.静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。

2.复习功和能量的关系。

从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能？引入新

课。

（二）进行新课

1.静电力做功的特点

结合课本图1。4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动

到B电场力做功的情况。_________________

q沿直线从A到B>

q沿折线从A到M、再从M到B—

q沿任意曲线线A到B:

结果都一样即：W=qEL,iM=qELAi）cos0

【结论】：在匀强电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷

的运动路径无关。

这一结论不仅适用于匀强电场而是适用于任何电场

与重力做功类比，（移动物体时重力做的功与路径无关，物体处在地面附近的某一位置具有

的能量叫重力势能，移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，叫

电势能）引出：

2.电势能

静电力做功与电势能变化的关系：

①电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加

②电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，

而它们的总量保持不变。

静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为：=E%-正网

通过以上分析，只能看到静电力做功只能决定电势能而变化量，要确定电场中某点的电势能

的数值，必须规定零势能点。

关于电势能零点的规定：P.（大地或无穷远默认为零）

所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所

有做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：EPA==qELAB

3.电势

通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。

（1）物理意义：描述电场能的性质的物理量

（2）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用中表

示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。

£

（3）定义式：夕=1（与试探电荷无关）

q

（4）量性：标量（有大小无方向）

（5）单位：伏特（V）

（6）电势与电场线的关系：电场线指向电势降低最快的方向

（7）电势性质：相对性确定某点的电势，先规定零势能点零（大地或无穷远默认为零）

固定性与检验电荷是否有无、大小无关，由电场本身决定

4.等势面

（1）.定义：电场中电势相等的各点构成的面

（2）.等势面的特点：

①在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功

②电场线跟等势面一定垂直，并且山电势高的等势面指向电势低的等势面。

③等势面越密，电场强度越大

④等势面不相交，不相切

⑶等势面的用途：由等势面描绘电场线。

⑷几种电场的电场线及等势面

注意：①等量同种电荷连线和中线上

连线上：中点电势最小

中线上：由中点到无穷远电势逐渐减小，无穷远电势为零。

②等量异种电荷连线上和中线上

连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐减小。

中线上：各点电势相等且都等于零。

五、板书设计：

第四节电势能和电势

1.静电力做功的特点：在匀强电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有

关，而与电荷的运动路径无关。

2.电势能

静电力做功与电势能变化的关系：卬、“=EpA-EpB

①电场力做正功，电荷的电势能减小：电场力做负功，电荷的电势能增加

②电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，

而它们的总量保持不变

3.电势

（1）物理意义：描述电场能的性质的物理量

（2）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用e表

示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。

E

（3）定义式：夕=上（与试探电荷无关）

q

（4）量性：标量（有大小无方向）

（5）单位：伏特（V）

（6）电势与电场线的关系：电场线指向电势降低最快的方向

（7）电势性质：相对性确定某点的电势，先规定零势能点零（大地或无穷远默认为零）

固定性与检验电荷是否有无、大小无关，由电场本身决定

4.等势面

⑴.定义：电场中电势相等的各点构成的面

⑵.等势面的特点：

①在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功

②电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

③等势面越密，电场强度越大

④等势面不相交，不相切

六、课后作业:第19页1、2、3、4、5、6、7

七、教学辅助手段：多媒体

八、教学反思：

1.5电势差

一、教学目标：

（-）知识与技能

1、理解电势差的概念

2、会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功；

（-）过程与方法

知道电势和电势差的关系；

（三）情感态度与价值观

培养学生概括、归纳、类比的能力和抽象思维能力。

二、教学重点：

电势差的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算

三、教学难点：

电势差的定义（比值）及“在电场中电场力对电荷做功引起电荷的电势能的减少”的认识。

四、教学具体过程：

选择不同的位置为电势零点，某点的电势也会随之改变，但电场中某两点间的电势的差值却

保持不变

电势差：（又叫电压，绝对的，与零势能面的选取无关）

（1）定义：

电荷q在电场力作用下由4点移到另一点6的过程中，电场力做的功%与电荷量9的比值,

叫1、8两点之间的电势差小。（电势差表征电场能的性质的物理量，由电场本身性质决定）

⑵UAB=（P,\—（PBUAB＞。，%＞外；UAB＜。，＜PA＜（PB

（3）量性：标量

（4）单位：伏特符号：K

（5）电势差与静电力做功之间的关系：

（/"=%■（既适用于匀强电场又适用于非匀强电场）

q

进行计算时，相关物理量用正负值代入应用卬.=4UAB计算时，相关物理量用正、负值代

入，其结果：

卬法>0，电场力做正功；WAS〈°，电场力做负功

五、板书设计：

第五节电势差

电势差：（又叫电压，绝对的，与零势能面的选取无关）

（1）定义：

电荷0在电场力作用下由］点移到另一点，的过程中，电场力做的功随与电荷量q的比值,

叫46两点之间的电势差麴。（电势差表征电场能的性质的物理量，由电场本身性质决定）

⑵UAB=<PA—<PBUAB>。,UAB<。，<PA<<PH

（3）量性：标量

（4）单位：伏特符号：K

（5）电势差与静电力做功之间的关系：

UAII^—（既适用于匀强电场又适用于非匀强电场）

q

进行计算时，相关物理量用正负值代入应用卬2=4。"计算时，相关物理量用正、负值代

入，其结果：

wAB>o,电场力做正功；卬”<°，电场力做负功

六、课后作业：1、2、3

七、教学辅助手段：多媒体

八、课后反思：

1.6电势差与电势强度的关系

一、教学目标

（一）知识与技能

1、理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系

2、对于公式〃■如要知道推导过程

2、能够熟练应用〃■初解决有关问题

（―）过程与方法

通过对匀强电场中电势差和电场强度的定性、定量关系的学习，培养学生的分析、解决问题

的能力.

（三）情感态度与价值观

从不同角度认识电场、分析寻找物理量之间的内在联系，培养学生对科学的探究精神，体会

自然科学探究中的逻辑美.

二、教学重点

理解电势差与电场强度的关系

三、教学难点

应用电场强度与电势差的关系进行计算

四、教学具体过程

电势差与电场强度关系

一、课题引入:

教师出示图片:

电场力（户=期，'动电问电务能的变化心=%?

电场强度（EI?电势差<J/.=%-%>

^t

电势（一）

讲解:场强是跟电场对电荷的作用力相联系的，电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的.那

么场强与电势差有什么关系呢？我们以匀强电场场为例来研究.

问题1：如图所示匀强电场£中，正电荷。在电场力作用下从4点沿电场方向移动到区点，

已知A6两点之间的距离为d,分析电场强度6与电势差之间有什么关系？

四间距离为d,电势差为U,场强为E.把正电荷q双A点移到6时，电场力所做的功为

Eqd.利用电势差和功的关系，这个功又可求得为qU,比较这两个式子，可得U=Ed,即：E=U/d

这就是说，在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积.如

果不是沿场强方向的呢？（学生可以进行讨论分析）

如图所示（教师出示图片）并讲解力〃两点间电势差仍为〃，设间距离s,与4?夹角，

将正电荷从力移动到〃，受电场力方向水平向右，与位移夹角，故电场力做功为，，所以.利

用电势差和功的关系，，比较这两个式子可得.d为47两点间距离，也是四所在等势面间距

离或者可以说是4〃两点间距离s在场强方向的投影.

关于公式，需要说明的是：

1、〃为两点间电压，6为场强，d为两点间距离在场强方向的投影.

2、场强的另一个单位：V/m

所以场强的两个单位伏/米，牛/库是相等的.注：此公式只适用于匀强场

五、板书设计：

第六节电势差与电场强度的关系

U=Ed匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的乘积

六、课后作业：第23页1、2、3、4

七、教学辅助手段：图表

八、课后反思：

1.7静电现象的应用

一、三维目标

知识与技能

1.知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态

2.理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零

3.知道静电屏蔽及其应用

过程与方法

体会静电平衡的过程

情感态度与价值观

联系生活实际，培养学生学习物理的兴趣

二、教学重点

电场中导体的特点

三、教学难点

静电平衡的状态

【教学方法】

推理归纳法、问题解决法、实验法

【教具准备】

验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干

四、教学具体过程

（一）复习提问

1、什么是静电感应现象？

2、静电感应现象的实质是什么？

3、在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电?

0

若将导体接地则情况如何？左端接地呢？

（二）新课教学

一、静电平衡状态下的导体

1、金属导体的特征：

由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成

2、静电感应现象

O

问题：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？

是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动•直进行吗？

金属导体内部有电场吗？

答：使空间电场重新分布

C

源电荷的电场使导体内部自由电-♦…--+

—►-►-+►

子定向移动-7

甲干乙-—+内E：i

静电平衡状态：导体（包括表面）Jrf-♦-+—*

中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态—•-+

--4--------+

3、静电平衡状态卜一导体的特点：

⑴处于静电平衡状态下的导体，内部场强处处为零（不为0则自由电子将继续移动直至

合场强为0）

（2）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面

4、导体上电荷的分部

（1）导体内部没有电荷，净电荷只分布在导体的外表面

理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面

实验证明：法拉第圆筒实验

反证法：若内部有自由电荷，则内部场强不为0,导体就不是处于静电平衡状态

（2）在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大

上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线

二、尖端放电

应用避雷针

三、静电屏蔽

外部电场对内部仪器没有影响（外屏蔽）若将源电荷置于空腔内,则外对内没

有影响，但内对外有影响

实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小

若将球壳接地，则内外各不影响（全屏蔽）

应用：

电学仪器和电子设备外面套有金属罩

通信电缆版面包一层铅皮

高压带电作业人员穿金属网衣

通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱

五、板书设计：

第七节静电现象的应用

一、静电平衡状态下的导体

1、静电平衡状态下导体的特点：

⑴处于静电平衡状态下的导体，内部场强处处为零

（2）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面

2、导体上电荷的分部

（1）导体内部没有电荷，净电荷只分布在导体的外表面

（2）在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大

二、尖端放电

应用避雷针

三、静电屏蔽

六、课后作业：课后习题

七、教学辅助手段：多媒体

八、教学反思：

1.8电容器的电容

一、教学目标

（一）知识与技能

1、知道什么是电容器及常见的电容器；

2、知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；

3、理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；

4、知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并

能运用其讨论有关问题。

（二）过程与方法

结合实物观察与演示，在计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。

（三）情感态度与价值观

体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。

二、教学重点：掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电容。

三、教学难点：电容器的电容的计算与应用

四、教学具体过程：

电容器是一种重要的电学元件，有广泛应用，任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看

成一个电容器。

1、平行板电容器

（1）组成：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质（电介质）

（2）带电特点：两板带等量异号电荷

（3）板间电场：板间形成匀强电场

(4)电容器的充电与放电过程

操作：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分

别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。

现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后，切断与电源的联系，两个极板间有

电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场(电容器)中,称为电场能.

操作：把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷互相中和，电容器就不带电了，这

个过程叫放电.

现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流.放电后,两极板间不存在电场，电场能转化

为其他形式的能量.

提问：电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?待学生讨论后总结如下：

充电——带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加，电能转化为电场能

放电——带电量Q减少,板间电压U减少,板间场强E减少，电场能转化为电能

2、电容

(1)物理意义：表征电容器容纳电荷本领的物理量

(2)定义：电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。

(3)定义式：C=2(比值法，Q单个极板所带电量的绝对值)

U

C由电容器本身决定的，与Q、U无关

(4)单位:法拉(F)还有微法(〃F)和皮法(pF)lF=10>F=1012pF

3、平行板电容器的电容

(1)［演示］感应起电机给静电计带电(详参阅P29图1。7-4)

说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差.把它的金属球与一个导体相连,

把它的金属外壳与另•个导体相连,从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差U.

现象:可以看到：

保持Q和d不变，S越小，静电计的偏转角度越大，U越大，电容C越小；

保持Q和S不变，d越大，偏转角度越小，C越小.

保持Q、d、S都不变,在两极板间插入电介质板,静电计的偏转角度并且减小，电势差U越小

电容C增大.

(2)结论:平行板电容器的电容C与介电常数e成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的

距离d成反比.

平行板电容器的决定式：真空。=一"介质。=邑-

471kd471kd

4、常用电容器

固定电容器可变电容器

五、板书设计：

第八节电容器的电容

1、平行板电容器

(1)组成：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质(电介质)

（2）带电特点：两板带等量异号电荷

（3）板间电场：板间形成匀强电场

（4）电容器的充电与放电过程

2、电容

（1）物理意义：表征电容器容纳电荷本领的物理量

（2）定义：电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。

（3）定义式：C=?（比值法，Q单个极板所带电量的绝对值）

U

C由电容器本身决定的，与Q、U无关

（4）单位：法拉（F）还有微法（〃F）和皮法（pF）lF=106/zF=1012pF

3、平行板电容器的电容

4成d

4、常用电容器

六、课后习题：第32页1、2、3、4

七、教学辅助手段：多媒体

八、课后反馈：

1.8带电粒子在电场中的运动

一、教学目标

（-）知识与技能

1.了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。

2.重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动（类平抛运动）。

3.知道示波管的主要构造和工作原理。

（二）过程与方法

培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。

（三）情感态度与价值观

1.渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重

力。

2.培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。

二、教学重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律

三、教学难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。

四、教学具体过程：

（-）复习力学及本章前面相关知识

要点：动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。

（二）新课教学

1.带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）

（1）.若带电粒子在电场中所受合力为零时，即EF=O时，粒子将保持静止状态++++

或匀速直线运动状态。7^7

mg

例：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？

分析：带电粒子处于静止状态，£F=0,qE=mg,因为所受重力竖直向下，所以所受电

场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。

（2）.若EFWO（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线

运动。（变速直线运动）_-------------------

◎打入正电荷（右图），将做匀加速直线运动。.也-

设电荷所带的电量为q,板间场强为E+卜-

电势差为U,板距为d,电荷到达另一极板的速“

度为V,则II--------------------

电场力所做的功为：W=qU=qEL

2

粒子到达另一极板的动能为：Ek=^mv

由动能定理有：qU=\mv~（或=3机针对恒力）

※若初速为v。，则上列各式又应怎么样？让学生讨论并列出。

◎若打入的是负电荷（初速为vo）,将做匀减速直线运动，其运动情况可能如何，请学生讨

论，并得出结论。

请学生思考和讨论课本P33问题

分析讲解例题1。（详见课本P33）

【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力EFW0,且与初速度方向有夹角（不等于0。，

180°）,则带电粒子将做什么运动？（曲线运动）--引出

2.带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度v»±E,则带电粒子将在电场中做类平

抛运动）

复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，

在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。

解：粒子％在电场中做类平抛运动

沿电场方向匀速运动所以有：L=v.t①

电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为：y=\at~②

FEeU

粒子在垂直于电场方向的加速度：=—e=—③

mmmd

电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为%.而垂直于电场方

向的速度:

eUL

v±=at=----------

mdv0

故电子离开电场时的偏转角。为：tan。=里=生4⑥

v0mdv1

tan0=y/x>C>x=L/2

【讨论】：请同学们讨论先加速再偏转，求粒子的侧位移与偏转角

3.示波管的原理.

(1)示波器：用来观察电信号随时间变电子枪，J、/L

化的电子仪器。其核心部分是示波管费

光

(2)示波管的构造：由电子枪、偏转电舔

极和荧光屏组成(如图)。Jf%盛极…一-

(3)原理：利用了电子的惯性小、荧光

物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。

五、板书设计：

第九节带电粒子在电场中的运动

1、带电粒子的加速

qU=y/nv2

2、带电粒子的偏转

沿电场方向匀速运动所以有：

L=vot①

电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为：y={at2②

PpR

粒子在垂直于电场方向的加速度：a=-=—=—③

mmmd

1eU

由①②③得：—

2md

o

电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为外而垂直于电场方

向的速度：

eUL4

=at=------—(§)

故电子离开电场时的偏转角。为：tan6=T=生匕⑥

mdv-

tan0=y/x（>x=L/2

3、示波器的原理

六、课后作业：第39页1、2、3,4、5

七、教学辅助手段：演示实验

八、课后反思：

第二章、恒定电流

2.1、导体中的电场和电流（1课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1.让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立

2.知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量--电流

3.从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

（二）过程与方法

通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。

（三）情感态度与价值观

通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探

究与日常生活有关的物理学问题。

三、重点与难点：

重点：理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的

概念。

四、教学过程

(-)先对本章的知识体系及意图作简要的概述

(二)新课讲述一一第一节、导体中的电场和电流

1.电源:

先分析课本图2。1T说明该装置只能产生瞬间电流(从电势差入手)

【问题】如何使电路中有持续电流？(让学生回答一电源)

类比：(把电源的作用与抽水机进行类比)如图2—1,水池A、B的

水池A

水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作

用下定向运动，从水池A运动到水池B。A、B之间的高度差很快消失，在

水池B

这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。

R

教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢？

让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B

中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。

归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。(从能量的角度看，电源是一种能够不

断地把其他形式的