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2019-2020年新課標魯科版3-1 選修三2.2《電勢與等勢面》 WORD教案2 【教學目的】 1. 知道電勢的概念，知道什么是等勢面。理解在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功 2. 知道電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。 3. 知道實際中常取地球或與地球相連的導體作為電勢的參考位置，認為它們的電勢為零。 4. 知道處于靜電平衡的導體是等勢體，導體表面是等勢面。 5. 了解如何用等勢面來形象地描繪電場重點各點電勢的分布情況。 【教學重點】 掌握電勢這一概念，分清電勢與電勢能的區(qū)別 【教學難點】 分清電勢與電勢能的區(qū)別 【教學媒體】 實驗——人造閃電（感應起電機/蠟燭/鐵架臺）課件——電場中的等勢面 【教學安排】 【新課導入】 問題導入電勢的概念： 問題1——如圖1所示，將一電量為q=+110-5C的正檢驗電荷在一個正點電荷Q形成的電場中，從無窮遠處B點（即零勢能點）移到靠近場源電荷的A點。如果在此過程中電場力對q所做功為W=-210-3J，則A點電勢能為？ ——q在B點時電勢能為零，將q由B點移至A點，需克服電場力做功，電勢能增加，所以A點電勢能為-W=210-3J（即W的絕對值）。 問題2——要是換用q/=2q的檢驗電荷，電場不變，則檢驗電荷在A點的電勢能為？ ——由于電場不變，所以在任一點上q/所受電場力是原來q的兩倍，但方向不變，所以由A到B電場力仍做負功，W/=2W=-410-3J，在A點具有電勢能為-2W=410-3J。 問題3——要是換用q//=-2q的檢驗電荷，電場不變，則檢驗電荷在A點的電勢能為？ ————任一點上q//所受電場力是原來q的兩倍，但方向相反，所以由A到B電場力仍做正功，W//=-2W=410-3J，在A點具有電勢能為-2W=-410-3J。 問題4——從上述這些結(jié)果大家有什么發(fā)現(xiàn)嗎？ 學生討論，得出結(jié)論——對于確定的電場來說不同電量的電荷在場中同一點的電勢能不同，可見電勢能與電荷和電場同時有關(guān)，但電勢能與電量比不變（含符號）——都是200J/C，與檢驗電荷無關(guān)。電勢能與電量的比值與檢驗電荷無關(guān)，由場唯一決定，是表征場的特性的物理量。我們就把這一比值稱為場中這一點的電勢。 【新課內(nèi)容】 板書：1、電勢：①意義——表征場的能的特性（由場唯一決定，與檢驗電荷無關(guān)）的物理量。 ②定義為電勢能與電量的比值。 如果用ф表示電勢，用ε表示電荷q的電勢能，那么ф=ε／q（ε、q、ф均可正可負，計算時帶符號運算）。此式只是電勢的定義式，而不是決定式場中某點電勢由場唯一決定。場定了，場中某點電勢就唯一確定了，與放不放檢驗電荷，放什么樣的檢驗電荷無關(guān)。 板書： ③符號——ф； ④公式——ф=ε／q（ε、q、ф均可正可負，計算時帶符號運算；計算式而非決定式） ⑤單位——伏特，簡稱伏，符號為V（1V=1J/C）； ⑥電勢是標量 問題5——那么，電勢的正負表示什么呢？與電勢能一樣，電勢是相對的，是相對于零勢面來說的，零勢能點即為零電勢點，一般選大地或無限遠為零勢面。 板書：2、一般選大地或無限遠為零電勢位置。 所以，電勢的正負表示該處的電勢是高與零電勢還是低于零電勢。在最近的學習中，我們不斷地把電場與重力場類比，下面就請大家思考一下，電勢類似于重力場中的哪個物理量呢？（——高度） 在剛才的問題中，A點電勢就是+200V，表示它的電勢比B高出200V。 問題6——如圖2所示：將正檢驗電荷q從無窮遠分別移至A，B，C，…各點克服電場力所做功為WA，WB， WC，…且WA＞W(wǎng)B＞W(wǎng)C均為正值，WA／q＞W(wǎng)B／q＞W(wǎng)C／q＞…。即фA＞фB＞фC＞…＞0沿著電場線方向電勢降低。 板書：3、沿電場線方向電勢降低，逆著電場線方向電勢升高。(正電荷沿電場線電勢能減小，負電荷沿電場線電勢能增加)。 板書：4、正點電荷電場中各點電勢均為正；負點電荷電場中各點電勢均為負。 請大家就這一點給出證明。——如圖2，可證正點電荷的電場電場線由正電荷指向無限遠，即電勢逐漸降低到零，所以每點電勢都高于零，而由圖3可知負點電荷電場電勢為負。 1. 等勢面 正如電場線能直觀地描述電場的場強分布一樣，等勢面能使我們對電場電勢的整體特點有一個直觀的認識。因此，在電場中又引入了這個概念來幫助我們形象地認識電場中各點的電勢分布情況。下面我們就來學習有關(guān)“等勢面”的知識。 板書：5、等勢面：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫做等勢面。 問題1——請同學們根據(jù)等勢面的概念想象點電荷形成的電場中等勢面會是什么形狀。 ——引導學生思考：首先，電勢為標量，所以不用帶箭頭，而且等勢面上電勢都相同，即從無窮遠往點電荷處搬運電荷做功都相同的點，也就是在這些點之間搬運電荷電場力不做功，所以應分布在以點電荷為球心的同心球面上。 引導學生共同觀察課本上P32/圖2-10和圖2-11。將等勢面形象地與等高線相類比。 板書：6、電荷沿等勢面移動的過程中，電場力始終不做功。 問題2：由電場力做功的定義式：W= q Escosα，電荷在電場中怎樣移動時，電場力對電荷始終不做功？從而引導學生得出等勢面與電場線垂直的結(jié)論。在此基礎上，與同學們共同觀察課本P32/2-9、圖2-12，得出點電荷形成的電場及兩個等量異種電荷電場與等量同種電荷電場的等勢面的形狀和特點。請同學們想象并畫出勻強電場中等勢面的形狀和特點 ——根據(jù)歸納情況板書：7、等勢面的性質(zhì)：①電場線跟等勢面處處垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。 演示等勢面的FLASH：各種不同電場中的電場線及等勢面形狀的掛圖。 問題3：在各種不同的電場中，我們發(fā)現(xiàn)它們的等勢面有一個共同的特點，就是任意兩個電勢不同的等勢面都沒有相交，那么，請同學們思考：是不是所有電場中的等勢都符合這個特點呢？在引導同學們得出肯定的答案，否則的話，交點處會出現(xiàn)兩個電勢值。 板書：②任意兩個電勢不等的等勢面不能相交。 就這一點，大家也可以將等高線進行類比，同一點不會同時具有兩個高度。 *可能有部分學生通過仔細觀察會發(fā)現(xiàn)：電場線密集的地方等勢面也密集。關(guān)于這一點原因，我們將在下一節(jié)課上討論。 板書：*③電場線密集的地方等勢面也密集，電場線稀疏的地方等勢面也稀疏。 *回顧靜電平衡的導體的電場線分布，引導學生應用課堂所學分析導體周圍的等勢面的形狀，得出靜電平衡的導體是個等勢體，其表面是等勢面。 板書：*8、處于靜電平衡的導體的特點——整個導體（包括表面）是一個等勢體，其表面為等勢面。 隨堂鞏固練習： 1、關(guān)于等勢面的敘述，正確的是： A、在同一等勢面上移動電荷時，一定不受電場力，所以電場力做功為零 。 B、等勢面一定跟電場線垂直，即跟場強的方向垂直。 C、勻強電場的等勢面是垂直電場線的一族平面。 D、點電荷電場的等勢面是以點電荷為球心的一族平面。 2、如右圖所示：——試分析等量異種電荷電場中沿正電荷到負電荷連線上電勢如何變化，從中點O沿垂直平分線到無限遠處電勢如何變化。——同樣分析等量同種正電荷的電場中兩電荷連線和垂直平分線上的電勢分布。 通過本題強調(diào)電勢與場強是完全不同的兩個概念，揭示了電場的力和能的不同特性，因此電勢大的場強不一定大，電勢小的場強也不一定小。又如：勻強電場中場強處處相等，但電勢則是靠近正板的高。 2. 尖端放電——自學為主，閱讀書P33/3、尖端放電——教師演示用感應起電機進行尖端放電實驗。 討論避雷針的引電避雷作用。 【課后作業(yè)】 教材本節(jié)課后練習2、4；教材全練P17-18 【課后反思】