《第05节 电场强度与电势差的关系》教学设计2

粤教版高中物理选修3-1教案1.5电场强度与电势差的关系洛阳市第五十九中学汪斐斐教学目标：知识与技能1.掌握匀强电场中电场强度与电势差的关系。2.理解电场线和等势面之间的关系。过程与方法1.通过对电场力做功的两种不同方式的比较推导，得出电场强度与电势差的关系。2.通过观察和分析，让学生发现电场线和等势面之间的关系。情感态度与价值观1．通过分析和寻找物理量之间的内在联系，培养学生的理论探究精神。2．认识并欣赏自然规律的简洁美，发展对科学的求知欲。教学重点：1．匀强电场中电场强度与电势差的关系。2．理解电场线和等势面之间的关系。教学难点：1.理解U=Ed这个公式里的d的意义。2.电场强度与电势差的关系在实际问题中应用。学情分析：学生前面已经学过了电场强度、电场力、电势差等描述电场的物理量，也学习了电场线和等势面的图像，但还不能掌握它们间的联系，本节课学生通过自主探究，得出它们之间的关系。教学过程：（一）导入如图是初中地理中的等高线图(图中数字单位是米)。小山坡的左边a和右边b哪一边的地势更陡些？如果把一个球从山坡左右两边滚下(不考虑摩擦)。哪边的加速度更大？现在把图看成是描述电势高低的等势线，图中的单位是伏特，a和b哪一边电势降落的快？哪一边的电场强度大？把之前学过的物理量的概念和公式，复习一遍，加以归类，分别是从力的角度（物理量：电场强度）和能的角度（物理量：电势和电势差）去描述电场，并提出问题，它们都是从不能角度去描述电场，那么这些物理量之间是否有关系电场线和等势面是从力的角度和能的角度去描述电场的图像，那么这两者是否也存在着关系（二）教学内容1、电场强度E和电势的关系情景设定：判断下列电场中各点的电场强度和电势的大小关系总结结论：电场强度大的，电势未必大，所以电场强度和电势无直接的关系2、电场强度E和电势差的关系（1）结论推导：情景设定①某匀强电场，方向向右，在电场中的A点放一个正电荷q，它在电场中的电场力为F，该电荷在电场中从A运动到B，轨迹如图所示，AB的距离为S，求该电场的电场强度E以及AB两点的电势差U解：由以上两个式子得②某匀强电场，方向向右，在电场中的A点放一个正电荷q，它在电场中的电场力为F，该电荷在电场中从A运动到B，轨迹如图所示，AB的距离为S，轨迹AB与电场线的夹角为，求该电场的电场强度E以及AB两点的电势差U解：由以上两个式子得总结结论：由上面两个情景分析，得出，在匀强电场中，电势差与电场强度是有关系的，它们之间的关系是，电势差等于电场强度乘以位移，这个位移指的是两点之间在力方向上的位移，也是场强方向上的位移，用字母d表示，即注意：A.这个公式中的d是指两点之间在场强方向上的位移B.这个公式的计算适用于匀强电场C.这个公式在非匀强电场中可进行定性分析问：如何解释为什么点电荷的电势差相等的等势面之间的间距是越来越大（二）新课教学1．匀强电场中电场强度与电势差的关系推导课本例题：有两块平行玻璃板A、B相隔6cm（图1-5-2），接在36V的直流电源上。电源的正极接地，C点在两板间且到A板的距离为2cm。（1）求A、B两板间的场强大小和方向。（2）以地为电势的零点，问C点的电势多高？（三）考点题型设计（本部分以题目的形式出现，设置小台阶、层层递进，让学生自己动手推导，真正了解知识的来龙去脉，也使学生尝到获取知识的愉悦，培养学生的科学探究精神）题型1匀强电场中电场强度与电势差的关系如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝1m，bc＝2m，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成60°角，一个电荷量为q＝4C的正电荷从a移到b电场力做功为W1＝12J。求：(1)匀强电场的电场强度E(2)b,c两点间的电势差Ubcb,d两点间的电势差Ubd(3)ae之间的电势差Uae(4)f为ae的中点，af之间的电势差Uaf=？解析：（1）设a、b两点间的距离为d，由题意W1＝qUab解得：Uab=3V由E＝代入数据得E＝3V/m。从这个数据里面你能得到些什么？（1）大小关系：由E=U/d可知，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。（2）一同学这样解答：设b、c两点间的距离为dbcb、c两点间的距离为dbd由题意Ubc=EdbcUbd=Edbd解得：Ubc=6VUbd=3V他做的对吗？他做的错误，正确解法：设b、c两点间的距离为dbcb、c两点间的距离为dbd由题意Ubc=Edbccos600Ubd=Edbd解得：Ubc=3VUbd=3V从里面你能得到些什么？从这个数据里得到的结论：方向关系：d这个物理量是两点之间沿着电场线的距离。而不是两个点之间的直线距离。只要是两点沿着电场线的距离相同，这两点的电势差就相同。（3）由于eb在同一等势面上，ae,ab沿电场线的距离相同，Uab=3V所以Uae=3V（4）由于f是ae的中点，所以，af之间的电势差Uaf=1.5V从这个数据里得到的结论：1.在匀强电场中，沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等。2.在匀强电场中，沿任意一个方向，电势下降都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等。如果把某两点间的距离平均分成n段，则每段两端点间的电势差等于原电势差的1/n。题型2非匀强电场中应用U＝Ed进行定性分析从这里得到的结论1.E=U/d不适用于非匀强电场2.电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间变化的快慢。(三)课堂练习1、两块带电的平行金属板相距10cm，两板之间的电势差为。在两板间与两板等距离处有一粒尘埃，带有的电荷。这粒尘埃受到的静电力是多大？这粒尘埃在静电力的作用下运动到带正电的金属板，静电力所做的功是多少？2、带有等量异号电荷、相距10cm的平行板A和B之间有一个匀强电场（如图），电场强度，方向向下。电场中C点距B板3cm，D点距A板2cm。（1）C、D两点哪点电势高？两点的电势差等于多少？（2）如果令B板接地（即电势），则C和D的电势和各是多少？如果令A板接地，则和各是多少？在这两种情况中，相同吗？（3）一个电子从C点移动到D点，静电力做多少功？如果使电子先移到E点，再移到D点，静电力做的功是否会发生变化？（四）作业《课时练》相关习题。（2）结论延伸：例题分析如图，有两块平行金属板A、B相隔9cm，接在36V的直流电源上，电源负极B接地，C、D和E都在两极板间。（1）求A、B两板间的场强大小和方向（2）CD连线与极板方向垂直，两点间的距离为4cm，求（3）CE连线与极板方向成角,两点间的距离为4cm，求解：（1）（2）（3）观察（2）和（3）的结果，得到结论：电场线的方向是电势降落最快的方向3、电场线和等势面的关系电场线方向由高的等势面指向低的等势面电场线方向与等势面垂直解释：，故方向与S垂直，或方向与速度方向时刻垂直结论：等势面上移动电荷，电荷的电场力不做功（3）电场线密集的地方，等势面也密集解释：，电势差相等，则E大的地方，d就，则等势面密集（三）总结升华（1）电场强度E和电势的关系：无直接关系（2）电场强度E和电势差的关系：