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2019-2020年高中物理 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系教案 人教版第二冊(cè) 一、教學(xué)目標(biāo) 1．定性掌握電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系。 2．定量掌握勻強(qiáng)場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系。 二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 1．場(chǎng)強(qiáng)方向——電勢(shì)降低最快的方向。 2．U=Ed——d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向兩點(diǎn)所在等勢(shì)面間距離。 三、教學(xué)方法：講授法 四、教 具：投影儀、幻燈片 五、教學(xué)過(guò)程： （一）引入新課 場(chǎng)強(qiáng)是跟電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力相聯(lián)系的，電勢(shì)差是跟電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功相聯(lián)系的。那么場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差有什么關(guān)系呢？我們以勻強(qiáng)場(chǎng)為例來(lái)研究。 （二）進(jìn)行新課 前面講過(guò)，沿著電場(chǎng)線方向，也就是沿著場(chǎng)強(qiáng)的方向，電勢(shì)越來(lái)越低，從圖中可以看出沿AB、AD、AC方向，電勢(shì)都在降低，但沿AB方向距離最短，即降低得最快，而AB方向即為場(chǎng)強(qiáng)方向，可見(jiàn)場(chǎng)強(qiáng)的方向是指向電勢(shì)降低最快的方向。 1．場(chǎng)強(qiáng)方向是指向電勢(shì)降低最快的方向。 我們?cè)賮?lái)研究場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的數(shù)量關(guān)系。設(shè)AB間距離為d，電勢(shì)差為U1，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=qU，比較這兩個(gè)式子，可得W=qEd=Uq，即U=Ed。這就是說(shuō)，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。如果不是沿場(chǎng)強(qiáng)方向的呢？例如AD兩點(diǎn)間電勢(shì)差仍為U，設(shè)AD間距離s，與AB夾角α，將正電荷從A移動(dòng)到D，受電場(chǎng)力方向水平向右，與位移夾角α，故電場(chǎng)力做功為W=Eqs cosα，s cosα=d，所以W=Eqs cosα=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=Escosα=Ed。d為AB兩點(diǎn)間距離，也是AB所在等勢(shì)面間距離或者可以說(shuō)是AD兩點(diǎn)間距離s在場(chǎng)強(qiáng)方向的投影。 2．U=Ed。U為兩點(diǎn)間電壓，E為場(chǎng)強(qiáng)，d為兩點(diǎn)間距離在場(chǎng)強(qiáng)方向的投影。 3．由U=Ed，得E=U/d，可得場(chǎng)強(qiáng)的另一個(gè)單位：V/m。 1伏/米＝＝1牛/庫(kù) 所以場(chǎng)強(qiáng)的兩個(gè)單位伏/米，牛/庫(kù)是相等的。 注意：此公式只適用于勻強(qiáng)場(chǎng)。 （三）例題精講 【例1 】勻強(qiáng)電場(chǎng)E=200N/C，UAC=5V，AB間距離多少？ UAC＝Ed ＝m=2.5m ＝5m 【例2】 勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線與AC平行，把10C的負(fù)電荷從A移至B的電場(chǎng)力，做功610J， AB長(zhǎng)6cm，求：（1）場(chǎng)強(qiáng)方向；（2）設(shè)B處電勢(shì)為1V，則A處電勢(shì)為多少？（3）場(chǎng)強(qiáng)為多少？電子在A點(diǎn)電勢(shì)能為多少？ 解 （1）將負(fù)電荷從A移至B，電場(chǎng)力做正功，所以所受電場(chǎng)力方向沿A至C，又因?yàn)槭秦?fù)電荷，場(chǎng)強(qiáng)方向與負(fù)電荷受力方向相反，所以場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)為C至A方向。 （2）由W=qU U=W/q=610J/10C=6V 即AB兩點(diǎn)間電勢(shì)差為6V。 沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)。U=UB-UA，UB=1V，UA=UB-U，UA=1V-6V=-5V，即A點(diǎn)的電勢(shì)-5V。 （3）由B向AC做垂線交于D，D與B在同一等勢(shì)面上。 ＝＝U＝6V，沿場(chǎng)強(qiáng)方向AD兩點(diǎn)間距離為＝6cm＝3cm＝0.03m 所以E＝＝200V/m。 （4）電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能E=qU=（-e）（-5V）=5eV（注：計(jì)算電勢(shì)能時(shí)要帶號(hào)運(yùn)算。） 【例3】 一個(gè)10-5C的電荷從電場(chǎng)外移到電場(chǎng)內(nèi)一點(diǎn)A，外力克服電場(chǎng)力做功0.006J，則A點(diǎn)電勢(shì)為多少？如果此電荷從電場(chǎng)外移到電場(chǎng)內(nèi)另一點(diǎn)B時(shí)，電場(chǎng)力做功是0.002J，則AB兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAB為多少？如果有另一個(gè)電量是0.2C的負(fù)電荷從A移到B，則電場(chǎng)力做正功還是負(fù)功，大小是多少？ 解 （1）正電荷在場(chǎng)外時(shí)電勢(shì)能、電勢(shì)均為零，從場(chǎng)外移至A點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功，所以電勢(shì)能增加，即在A點(diǎn)正電荷具有的電勢(shì)能為正，A點(diǎn)的電勢(shì)也為正，又因?yàn)閃=qUA∞，所以UA∞＝W/q＝0.006J/10-5C＝6102V，U∞＝0，UA∞＝UA-U∞，UA＝6102V （2）W＝qUAB，UAB＝W/q＝0.002J/10-5C＝2102V。 （3）將10－5C的正電荷從A移至B時(shí)電場(chǎng)力做正功，如果將負(fù)電荷從A移到B，負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向與正電荷所受電場(chǎng)力方向相反，電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功，對(duì)負(fù)電荷做功為負(fù)，大小為W=qUAB=0.2C2102V=40J （四）課堂練習(xí) 見(jiàn)教材133頁(yè)練習(xí)六（1）、（2）、（3）題。 （五）布置作業(yè) 133頁(yè)練習(xí)六（4）、（5）、題做在作業(yè)本上。 說(shuō)明： 1．學(xué)習(xí)本節(jié)課學(xué)生易犯的一個(gè)錯(cuò)誤是把電勢(shì)高低與場(chǎng)強(qiáng)大小直接聯(lián)系起來(lái)，認(rèn)為電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)高（低）電場(chǎng)強(qiáng)度就大（?。?。因此，我們?cè)谝胝n題時(shí)要正確強(qiáng)調(diào)討論電勢(shì)差和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系，并且在一開(kāi)始先指出這兩個(gè)概念的不同之處。 2．在引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)關(guān)系的過(guò)程中，要注意讓學(xué)生仔細(xì)體會(huì)推導(dǎo)思路，物理意義：從力的角度計(jì)算功是W=qEd，從能的角度來(lái)計(jì)算是W==qU。 3．要使學(xué)生明確公式U=Ed的使用條件是：勻強(qiáng)電場(chǎng)，且沿著場(chǎng)強(qiáng)方向。