电势差与电场强度的关系教学设计.docx

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电势差与电场强度的关系教学设计

《电场强度与电势差的关系》

粤教版教材选修3-1模块第一章第5节

【课题、课时】《电场强度与电势差的关系》（1课时）

【教材内容分析】

1、课程标准对这节的要求：

了解电场强度与电势差的关系。

2、教材的地位和作用：

本节内容有两个主题：

（1）电势差与电场强度的关系，电势与电场强度是电磁学中两个非常重要的概念，他们都是用来描述电场性质的物理量。

两者从不同的角度对电场性质进行描述，但通过静电力做功在两者之间建立了联系。

本节通过分析推理，导出匀强电场中电势差与电场强度的关系式，通过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，同时能更好的理解电势与电场强度两个概念。

（2）电场线与等势面的关系，通过观察种电场线与等势面的特点，培养学生归纳总结的能力。

3、教材的编写思路：

教材在引入电场强度描述电场的力的特性以及引入电势描述电场的能的特性后，又建立起电势差与电场强度间的关系，并以此关系构建电场的“力”与“能”这两个侧面间的联系，从而帮助学生整体的认识电场。

4、教材的特点：

电势与电场强度的关系，本节从两个方面说明两者的联系：

一是电势差与电场强度的关系，教材通过“讨论与交流”栏目，让学生在教师的指导下从理论上探究匀强电场中电势差与电场强度的关系；二是电场线与等势面的关系，课本通过引导学生观察几种常见电荷电场线的分布与等势面的关系，去归纳总结得出结论。

5、教材的处理：

首先强调电场强度和电势分别是描述电场这一事物的不同特性的物理量;然后在把电场强度和电势建立在电场上，借助于电场力移动电荷做功而导致电势能的改变这一动态过程，导出电势差与电场强度间的关系;最后又通过分析、类比、运用等环节，帮助学生深刻的体会所建立起来的电势差与电场强度的关系的物理含义；引导学生观察几种常见电荷电场线的分布与等势面，然后归纳、总结出电场线与等势面的关系。

【教学对象分析】

1、学生的兴趣：

高中的学生既有年轻人好奇、好强的心理特点，又有比较强的逻辑思维能力和归纳总结能力。

教学上要充分调动学生的积极性和主动性，发挥教师的主导和学生的主体作用，培养学生对物理的学习兴趣。

2、学生的知识基础：

在高中物理选修3-1中的第一章第三节中，学习了描述电场力特性的物理量——电场强度。

在高中物理选修3-1中的第一章第四节中，以匀强电场为特例讨论了静电力做功的特点、引出电势能、电势和电势差等概念。

3、学生的认知特点：

学生通过高中一年的学习已具备了一定的推理能力，也具备了一定的观察能力、归纳总结能力。

所以在这节课里，同学们能够比较容易导出匀强电场中电势差与电场强度的关系。

然而在一般电场中，电势差与电场强度之间的关系怎样理解？

这对于同学们则是比较困难的。

【教学目标】

1、知识与技能

（1）掌握匀强电场中电势差与电场强度的关系式。

（2）理解电场线与等势面的关系

2、过程与方法

通过分析推理，导出匀强电场中电势差与电场强度的关系式，认识科学探究方法的多样性。

3、情感态度与价值观

通过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，体会自然界的统一性，发展对科学的好奇心和求知欲。

同时领略物理方法的奥妙，体会物理科学的力量。

【教学重点】

匀强电场中电势差与电场强度的关系

【教学难点】

对公式U=Ed中d的理解及公式的正确运用 （d为沿场强方向两点所在等势面的距离）

【教学策略设计】 

本节课在教学的指导思想上，坚持学生自主学习的原则，通过教师指导，让学生体会物理知识的构建过程。

在教学方法和手段上，综合应用讲授、交流和讨论等多种方法，并合理利用多媒体和传统的教学方法相结合的手段。

导出匀强电场中电势差与电场强度的关系式。

采用类比方法，化解难题。

在学法指导上，让学生尝试自己观察、归纳、总结及推理，得出结论，使学生在获取知识的同时领会物理学的研究方法，受到科学思维的训练以及协作精神、探索精神等情感态度价值观的教育。

 【教学用具】

多媒体辅助教学设备、学案 

【教学流程图】

【教学过程设计】

教学内容和过程

教师活动

学生活动

设计意图

一、引入新课

复习提问：

电场中的几个物理量：

电场强度、电势、电势差

提出问题：

电场强度从电场对电荷有作用力的角度描述电场，而电势从电场力对在电场中移动的电荷做功的角度描述电场，既然描述的是同一电场，那么电场强度与电势、电势差有什么联系呢?

二、新课教学

（一）、电势与电场强度的关系

问题1：

电场强度大的地方电势是否一定高？

反之又如何呢？

结论：

E大处φ不一定高；φ高处E也不一定大

问题2：

电场强度为零的点电势一定为零吗？

反之又如何呢？

结论：

E为零处φ不一定为零，φ为零处E不一定为零

即两者无直接关系

（二）、电势差与电场强度的关系

如图所示：

表示在某一匀强电场中。

把正电荷q由A点移动到B点，设A、B两点间的在电场方向上的距离为d，电势差为U，场强为E。

求电场力所做的功是多少？

引导学生回忆、提问、点拨

提出问题

让学生思考

投影

引导学生

观察

讨论

投影

引导学生

观察

讨论

投影

通过匀强电场的例子来推算U和E之间的关系

回忆、

思考、

代表回答

思考

猜想

观察

讨论

分析

观察

讨论

分析

观看

思考

通过复习，帮助学生回忆电场知识，并为本节课作铺垫，同时加深对电场的理解。

通过问题激发学生的学习兴趣和求知欲望，提高学习效率

通过分析、论证等思维过程，培养分析、推理能力

创设条件,帮助学生通过问题推导，发现物理量的内在联系

由功的定义和电场强度的定义可知：

W=Fd=qEd

 由电势差定义可知：

W=qU

 综合上式得到：

U=Ed

得出结论：

匀强电场中两点之间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。

1、表达式：

U=Ed

U为两点间电压，E为场强，d为两点间距离在场强方向的投影．

2、适用条件：

匀强电场

3、公式变形：

E=U/d

4、电势差与电场强度的关系和力学现象中的某些关系非常相似。

例如：

物体在斜面上滑动时重力做功

说明：

电势差和电场强度的关系的三种说法

（1）在匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两个点沿电场方向距离的乘积

    UAB=Ed   

（2）在匀强电场中电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值   E=UAB／d 

（3）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．

拓展：

提问：

这个公式E=U/d非匀强电场中也能适用吗？

结论：

这一比值在非匀强电场中也适用，它表示两点间的平均电场强度。

不能计算，只能用来判断。

（三）、电场线与等势面的关系

问题：

电场线与等势面会存在怎样的关系？

提示学生：

用两种方法求功

请同学们课后做些研究，在两种过程及描述两种过程的相应的物理量之间建立起对应的类比关系。

说明

总结

提问

引导

分析

引导学生观察几种常见电荷电场线的分布与等势面

讨论

完成解题

思考

讨论

思考

思考

讨论

交流

提问

学生分组讨论

使学生经历分析、推导、论证等思维过程，落实知识目标

体会类比，知识迁移的研究学习方法，培养学生进行物理研究方法和科学的态度

通过归纳总结，能更进一步理解两者的关系

通过拓展更好的理解这个物理公式适用条件

培养同学间合作与交流。

观察总结能力

理论推导

同一等势面上各点的电势相等。

所以等势面上各点之间的电势差为零．

即：

UA＝UB或UAB＝0

由W＝qUAB可知．在等势面上移动电荷时电场力不做功．在电场力和位移都不为零的情况下。

不做功意味着电场力的方向与电荷移动的方向垂直．可见电场线一定垂直等势面．

结论：

（1）电场线跟等势面垂直；

（2）沿着电场线的方向各等势面上的电势减小，逆着电场线的方向各等势面上的电势增大；

（3）电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏．

三、小结

1.场强与电势无直接关系：

E大，φ不一定大；φ大，E不一定大；E为零，φ不一定为零；φ为零，E不一定为零.

2.场强与电势差的关系：

①定性：

E越大，U越大

②定量：

U=EdE=U/d

注：

a、适用条件：

匀强电场

b、d为沿场强方向的距离

四、巩固练习

1、将初速度为零的质子放在电场中，在电场力作用下，质子将向电势高的地方运动还是向电势低的地方运动，电势能是增加还是减少?

（答案：

减少）

2：

下列说法正确的是（D  ）

A．由公式U=Ed得，在电场中两点间电势差等于场强与两点间距离的乘积

B．由公式E=U/d得，在匀强电场中沿电场线方向上两点间距离越大，电场强度就越小

C．在匀强电场中，任两点间电势差等于场强和这两点间距离的乘积

D．公式U=Ed只适用匀强电场

然后引导学生思考、分析

分析

总结

请大家总结

把结果投影

引导

总结

投影

分析

总结

思考

分析

归纳

总结

回忆

思考

总结

思考

回答问题

经历由感性到理性的升华，使思维过程达到最高层次

通过总结，能更深刻体会电场线跟等势面的关系

通过总结，整理思路，使知识更具系统性，同时培养归纳总结能力

了解学生对规律的理解和应用水平，指导学生分析问题，及时发现问题，同时巩固所学知识

3、如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。

已知A、B、C三点的电热分别为UA=15V，UB=3V，UC=-3V。

求：

D点的电势UD=？

启发性问题：

1．什么是“等势面”？

2．在匀强电场中的等势面是什么形式分布的？

3．A、C两点电势差UAC=？

B、C两点电势差UBC=？

4．你画出通过B点的“等势线”吗？

你能画出通过D点的“等势线”吗？

5．通过上列的四个启发性问题，你能想到解答本题的基本思路吗？

教师分析思路，并归纳总结

五、布置作业

P203、4

启发

提问

请学生上黑板上解题

分析说明

归纳总结

思考

讨论

结合启发性问题，在下面完成解题过程

通过问题步步深入对电势差与电场强度关系的理解

本题难度稍大，通过启发因引导，启发学生思维，降低难度

及时巩固所学的知识，学会分析解决问题

【板书设计】

第五节电场强度与电势差的关系

一、电势与电场强度的关系（无直接关系）

E大处φ不一定高；φ高处E也不一定大

E为零处φ不一定为零，φ为零处E不一定为零

二、电场强度与电势差的关系U=Ed

说明：

①只适用于匀强电场

②d：

沿场强方向的距离

三、电场线与等势面的关系

特点：

①电场线与等势面相互垂直

②沿着电场线电势降低

【学案设计】

【课题】：

电场强度与电势差的关系

【学习目标】

1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并能推导出这个关系式。

2、会用关系式U=Ed进行计算。

3、通过分析寻找物理量之间的内在联系,培养分析、推理能力。

4、通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系，使我们在遇到具体问题时要注意分析，不要武断地下结论，养成多角度多方面看问题的学习品质。

【重点】场强与电势差关系的理解及应用。

U=Ed及其成立条件。

【难点】电势与场强无直接的关系；会用关系式U=Ed进行有关的计算

【知识回顾】1、电场强度2、电势差

【自主导学】

1、电势差与电场强度：

在匀强电场中两点间的电势差等于_____________与这两点沿__________方向上距离的乘积．

2、电场强度与电势差：

在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的_____________与两点沿___________方向距离的比值，公式E＝___________，单位___________．

3、如图所示将电荷量为q的电荷由A移动到B点,AB间距离为d,场强为E,AB两点间电势差为UAB,

（1）求电场力的功。

（2）推导U和E的关系.

【夯实基础】

1．下述关于匀强电场的结论错误的是（）

A．公式E＝F／q也适用于匀强电场

B．根据U＝Ed可知，任意两点的电势差与这两点的距离成正比

C．匀强电场的场强值等于沿场强方向每单位长度上的电势差值

D．匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电场力的方向一致

2．关于静电场的说法中正确的是（）

A．在匀强电场中，任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比

B．在匀强电场中，电势降低的方向就是场强的方向

C．电荷在等势面上移动时不受电场力

D．若电场力对电荷作正功，电荷的电势能一定减小，而动能不一定增加

3．电场中有一条直线，在直线上有M、N两点，若将一试探电荷Q从直线外的P点分别移到M、N两点，电场力对Q做功相等，则（）

A．该电场若是匀强电场，则M、N连线一定与电场线平行

B．该电场若是匀强电场，则M、N连线—定与电场线垂直

C．该电场若是由一个点电荷产生的，则M、N两点的电势和场强都相同

D．该电场若是由一个点电荷产生的，则M、N两点的电势相等，电场强度不同

4．如图1中，a、b、c、d、e五点在一直线上，b，c两点间的距离等于d、e两点间的距离．在a点固定放置一个点电荷，带电荷量为+Q，已知在+Q的电场中b、c两点间的电势差为U，将另一个点电

荷+q从d点移动到e点的过程中，下列说法正确的是（）

A．电场力做功qUB．克服电场力做功qU

C．电场力做功大于qUD．电场力做功小于qU

5．已知空气的击穿电场强度为2×106V／m，测得某一次闪电，设闪电的火花路径为直线，其火花长为1000m，则发生这次闪电时，放电路径两端的电势差U＝V，若这次闪电通过的电荷量为30C，则释放的能量W＝J．

6．图2中的实线为电场线，虚线为等势线，a、b两点的电势

＝-50V，

＝-20V，则a、b连线中点c的电势

应为（）

A．

＝-35VB．

>-35V

C．

<-35VD．条件不足，无法判断

的高低

【知能提升】

1．在水深超过200m的深海,光线极少，能见度极低，有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身发出生物电来获取食物并威胁敌害、保护自己．该电鳗的头尾相当于两个电极，它在海水中产生的电场强度达到104N／C时可击昏敌害，身长为50cm的电鳗，在放电时产生的瞬时电压大约可达V．

2．为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对该电荷施加一个恒力F，如图3所示．若AB＝0.4m，α＝370，q＝-3×10-7C，F＝1.5×10-4N，A点电势

＝100V（不计重力，sin370=0.6，cos370＝0.8）

（1）

在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势值，求出场强和AB间的电势差。

（2）求q在由A到B的过程中电势能的变化量是多少？

【学后反思】

你还能提出哪些问题？

【教学反思】

本节教学的一个重要内容就是要得出公式U=Ed，即在匀强电场中，沿着电场强度的方向，任意两点间的电势差等于场强与这两点间的距离的乘积，并进而得出，不沿场强方向两点间的电势差的求法。

然而在实际解题时学生却往往又会将不沿场强方向两点间的电势差误当作沿场强方向的情况去处理、去求解。

究其原因，是因为学生在学习上述内容时，对“沿着电场强度的方向”这个前提条件没有引起足够的重视，因此只有通过与“不沿电场强度的方向的两点间的电势差又怎样求”的情况进行对比才能得到强化。