2022年高中物理人教版選修3-1 第一章 第6節(jié) 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 教案3一、教材依據(jù) 本節(jié)課選自人教版高中物理選修3-1第一章第六節(jié)“電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系”的內(nèi)容。二、 設(shè)計(jì)思想1.教材分析電勢差與電場強(qiáng)度是描述電場性質(zhì)的兩個(gè)重要物理量，電勢差是描述電場中能的性質(zhì)而電場強(qiáng)度則是描述電場中力的性質(zhì)；這兩個(gè)物理量雖然從不同的角度上描述了電場的性質(zhì)，但是通過電場力做功在兩者之間建立起了聯(lián)系。教材中以勻強(qiáng)電場為例通過分析和推理導(dǎo)出電場強(qiáng)度與電勢差之間的關(guān)系；通過分析尋找物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的探究精神，同時(shí)能更好的理解電勢與電場強(qiáng)度兩個(gè)概念。因此從教材上來看，本節(jié)課內(nèi)容起到了一個(gè)橋梁，紐帶的作用，將電場的兩大重要性質(zhì)聯(lián)系起來；2.學(xué)情分析在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，同學(xué)們已經(jīng)對電場強(qiáng)度，電勢，電勢差這些概念有了較好的了解，并且已經(jīng)掌握了電場力做功的特點(diǎn)，知道了電場力做功與電勢能變化的關(guān)系。也懂得利用這些知識(shí)去解決一些實(shí)際的問題。高二的學(xué)生通過了高一一年的學(xué)習(xí)已經(jīng)具備了一定的推理能力，歸納總結(jié)能力。所以在本節(jié)課中學(xué)生應(yīng)該能夠比較容易的推導(dǎo)出勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系，然而對于一般電場來講，電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系應(yīng)該怎樣理解，這對于同學(xué)們來講就應(yīng)該比較困難了。3.教學(xué)設(shè)計(jì)思路由于本節(jié)課是推導(dǎo)出之前學(xué)習(xí)的兩個(gè)物理量電勢差與電場強(qiáng)度之間的關(guān)系，因此本節(jié)課首先對以前學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，然后通過“既然電勢差和電場強(qiáng)度都是描述電場的物理量，那么它們之間有關(guān)系？”這樣的一個(gè)問題引出本節(jié)課的內(nèi)容。以此來激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。讓學(xué)生通過學(xué)會(huì)親自推導(dǎo)，了解該關(guān)系的來龍去脈，使學(xué)生在獲取知識(shí)的同時(shí)，感受到成功的愉悅，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。接著教師將特殊情況引導(dǎo)到一般情況，如果不是沿場強(qiáng)方向移動(dòng)電荷，結(jié)論還成立嗎？引導(dǎo)學(xué)生討論并得到結(jié)論。培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力。順勢從新的公式得到電場強(qiáng)度的新單位V/m。接著通過例題的講解和練習(xí)，讓學(xué)生在練習(xí)中使知識(shí)點(diǎn)得到鞏固，同時(shí)通過對習(xí)題的解答過程中也讓他們嘗到成功的喜悅。最后在通過對本節(jié)課的小結(jié)。將本節(jié)課的該掌握的知識(shí)點(diǎn)涵蓋于其中。三、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能：（1）定性把握非勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系。定量的掌握勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系。對于公式U=Ed要知道推導(dǎo)過程。（2）能夠熟練應(yīng)用U=Ed解決有關(guān)問題。2.過程與方法：（1）通過分析推理，導(dǎo)出電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理問題的的能力。（2）教師通過問題教學(xué)法，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生分析推理。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀： 從不同角度認(rèn)識(shí)電場，分析尋找物理量之間得內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的推理分析能力，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的探究精神，體會(huì)自然科學(xué)探究中的邏輯美。四、教學(xué)重難點(diǎn)1.重點(diǎn)：在勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系式U=Ed的掌握 知道U=Ed這個(gè)表達(dá)式的推導(dǎo)過程2.難點(diǎn)：會(huì)用U=Ed這個(gè)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算和解決相應(yīng)的問題 定性比較非勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系五、教學(xué)方法：講授法和問題啟示法為主，學(xué)生自主探究和討論法為輔六、教學(xué)過程 （一）復(fù)習(xí)舊知識(shí) 要點(diǎn):描述電場性質(zhì)的物理量（1）電場強(qiáng)度：描述電場中力的性質(zhì)，可用電場線來形象的描述。（2）電勢差：描述電場中能的性質(zhì)，可用等勢面來來形象的描述。問題：既然電場強(qiáng)度、電勢差都可以用來描述電場的性質(zhì)。那么他們之間有什么聯(lián)系？（二） 新課教學(xué) 一、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系（設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生自己完成多媒體所展示的內(nèi)容，學(xué)會(huì)親自推導(dǎo)，了解該關(guān)系的來龍去脈，使學(xué)生在獲取知識(shí)的同時(shí)，感受到成功的愉悅，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。） 例題：如圖所示，在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中有A、B兩點(diǎn)，之間的距離為L，A、B與電場線方向的夾角為，現(xiàn)在將一電荷+q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)。（1）計(jì)算電場力做的功。（2）若A、B兩點(diǎn)間的電勢差為UAB，電場力做的功又可以怎樣表示？（3） A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB與場強(qiáng)E的關(guān)系。（本題由學(xué)生自己推導(dǎo)，教師巡視，解答學(xué)生在推導(dǎo)過程中的一些疑問，讓一個(gè)學(xué)生到講臺(tái)上去展示自己的推導(dǎo)過程，教師做相應(yīng)的評價(jià)）由第（）步可以得到：UAB=Ed （UAB表示兩點(diǎn)的電勢差，E為勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)，d為沿電場線方向上的距離）即：（1）在勻強(qiáng)電場中，兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)與這兩點(diǎn)間沿電場線方向的距離的乘積； (2)電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系也可以寫作： 它的意義是：在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電勢差與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向距離的比值。也就是說，電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢。 由上式表達(dá)式還可以得到電場強(qiáng)度的另一個(gè)單位：伏特每米（V/m) 1V/m=1N/C(3) 適用條件：勻強(qiáng)電場(4)強(qiáng)調(diào)：式中的d是沿場強(qiáng)方向兩點(diǎn)間的距離（即為A、B兩點(diǎn)所在的等勢面的垂直距離） 探討： 1.右圖為點(diǎn)電荷周圍等勢面的分布，人們習(xí)慣讓兩個(gè)相鄰的等勢面間電勢差相等，同學(xué)們想想為什么間距不相等？ 2.如圖，若AB=BC，請同學(xué)們思考一下AB和BC的電勢差誰較大？ 通過上面的兩個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生得出：對于非勻強(qiáng)電場U=Ed，不能用于計(jì)算，但是可用于定性分析； 3.如圖，在勻強(qiáng)電場中從A點(diǎn)沿著不同的路徑到達(dá)同一個(gè)等勢面上的不同位置，電勢都在降低，并且有UAB=UAD=UAC，但是沿AB的距離最短，即電勢降落最快，而AB的方向又是場強(qiáng)方向。所以可以得出：沿場強(qiáng)的方向電勢降落最快； 二、場強(qiáng)的三種求法(設(shè)計(jì)意圖：通過教師提問，學(xué)生回答，這樣的一種方式對比場強(qiáng)三種求法的不同點(diǎn)以及適用條件從而加深學(xué)生對場強(qiáng)這個(gè)概念掌握更深入。) （三） 課堂練習(xí)： 例1、對關(guān)系式Uab=Ed的理解，正確的是（ ） A、式中的d是a、b兩點(diǎn)間的距離 B、a、b兩點(diǎn)間距離越大，電勢差越大 C、d是a、b兩個(gè)等勢面的距離D、此式適用于任何電場設(shè)計(jì)意圖：本題較為簡單，目的是考察學(xué)生對Uab=Ed這個(gè)表達(dá)式的適用條件及各物理量的物理意義的掌握情況。例2、如圖所示是勻強(qiáng)電場中的一組等勢面，每兩相鄰等勢面的距離是 25 cm，由此可確定電場強(qiáng)度的方向及大小為（ ）A 豎直向下，E0.4 N/CB 水平向右，E0.4 N/C C 水平向右，E40 N/CD 水平向左，E40 V/m 設(shè)計(jì)意圖：本題要求學(xué)生會(huì)用U=Ed這個(gè)表達(dá)式進(jìn)行簡單的計(jì)算，同時(shí)要知道沿著電場線的方向等勢面逐漸降低。本題也是相對比較簡單的題目。 例3、如圖，在勻強(qiáng)電場中，將一電荷量為2×10-5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢能增加了0.1J，已知A、B兩點(diǎn)間距為2cm，兩點(diǎn)連線與電場方向成60°角，如圖：問：（1）在電荷由A移到B的過程中，電場力做了多少功？（2）A、B兩點(diǎn)間的電勢差為多少？（3）該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為多大？ 設(shè)計(jì)意圖：本題綜合性較強(qiáng)，考察了電場力做功與電勢能的關(guān)系、電場力做功與電勢差的關(guān)系同時(shí)還考察了電場強(qiáng)度與電勢差之間的關(guān)系。通過該題的練習(xí)，學(xué)生能夠應(yīng)用U=Ed解決實(shí)際問題。同時(shí)也告訴學(xué)生物理中知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系非常緊密。（四） 課堂小結(jié)： 通過本節(jié)課我們知道電場強(qiáng)度與電勢差存在必然聯(lián)系，在勻強(qiáng)電場中有U=Ed，大家要知道這個(gè)表達(dá)式的適用條件僅適用用于勻強(qiáng)電場。同時(shí)表達(dá)式中的d指的是沿著電場線方向上的距離（即場上兩點(diǎn)所在等勢面的垂直距離）。在非勻強(qiáng)電場中雖然不能夠用上面的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。但是我們卻可以進(jìn)行定性的分析、判斷。（五） 板書設(shè)計(jì)： 1.6電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系1、 電勢與電場強(qiáng)度的關(guān)系：無直接關(guān)系2、 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系：U=Ed或 （1）單位：V/m 1V/m=1N/C （2）適用條件：勻強(qiáng)電場 （3）說明： 式中的d是沿場強(qiáng)方向兩點(diǎn)間的距離（即為A、B兩點(diǎn)所在的等勢面的垂直距離） 對于非勻強(qiáng)電場U=Ed，不能用于計(jì)算，但是可用于定性分析； 沿場強(qiáng)方向電勢降落最快；