人教版选修3-1　第一章第6节《电势差与电场强度的关系》教案

6　电势差与电场强度的关系 本节分析 电场强度和电势差都是描述电场性质的物理量，两者从不同角度对电场性质进行描述．虽然前者是矢量，后者是标量，但通过静电力做功在两者之间建立了联系．对于一般的电场，学生只要定性了解电势差与电场强度的关系就可以了．对于匀强电场，要求了解它们的定量关系式，即在匀强电场中推导出电场强度与电势差之间的关系式，并通过公式变形，用比值的方法指出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． 学情分析 学生前面已经学过了电场强度、电场力、电势差以及电场力所做的功，两种求电场力的功的方法学生也相对比较熟悉，本节主要是对公式UAB＝Ed的使用条件以及应用进行探究．本节通过分析推理得出匀强电场的电势差与电场强度之间的关系，在教学中重视启发学生联想，分析物理量之间的关系，要使学生不仅知道结论，并会推导得出结论，在一定的条件下正确应用结论． 教学目标 　知识与技能 （1）理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系．对于公式U＝Ed要知道推导过程． （2）能够熟练应用U＝Ed解决有关问题． （3）知道电场强度另一个单位“V/m”的物理意义． 　过程与方法 通过对匀强电场中电势差和电场强度的定性、定量关系的学习，培养学生分析、解决问题的能力． 　情感、态度与价值观 （1）从不同角度认识电场、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． （2）体会自然科学探究中的逻辑美． 教学重难点 　重点：匀强电场中电势差与电场强度的关系． 　难点：公式U＝Ed在实际问题中的应用． 教学方法 类比法、推导公式法、讨论法． 教学准备 多媒体． 教学过程设计 主要教学过程 教学设计 教师活动 学生活动 一、引入新课 【问题引入】 电场强度是与电场对电荷的作用力相联系的，电势差是与电场力移动电荷做功相联系的．那么电场强度与电势差有什么关系呢？ （设计意图：以思维导图的形式复习前面学过的知识，很自然地引入本节内容的学习，有利于培养学生的探究精神，同时有助于学生知识体系的建立．） 积极思考，主动尝试探究. 二、新课教学 （一）匀强电场中电势差与电场强度的关系推导 【自主探究】 如图所示，在匀强电场E中，正电荷q在电场力作用下从A点沿电场方向移动到B点，已知A、B两点之间的距离为d，分析电势差UAB与电场强度E之间有什么关系？ （1）电荷q从匀强电场中的A点移动到B点，A、B两点的电势差为UAB，静电力做的功W为多少？（依据电场力做功与电势差的关系式） W＝qUAB （2）匀强电场的电场强度为E，电荷q从A点移动到B点，静电力做的功W为多少？（依据功的计算式） q所受的静电力是F＝qE 因为匀强电场中电场强度E处处相等，所以电荷q所受的静电力F是一个恒力，静电力做的功W为W＝Fd＝qEd （3）比较功的两个计算结果，可以得到UAB＝Ed 【归纳总结】 匀强电场中两点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. 【思考讨论】 上面讨论中A、B两点位于同一条电场线上．如果它们不在同一条电场线上，还能得出以上结论吗？如图所示，设A、D两点间电势差仍为U，A、D间距离为s，与AB夹角α，将正电荷从A移动到D. 利用电势差和功的关系，得W＝qU 利用功的计算式，得W＝Eqscos α＝Eqd＝qU 【归纳总结】 比较以上两个式子可得U＝Escos α＝Ed.d为AB两点间距离，也是AB所在等势面间距离或者可以说是AD两点间距离s在电场强度方向的投影. 小结：1.公式U＝Ed适用于匀强电场，在非匀强电场中可以定性地判定两点间电势差的大小. 2.公式U＝Ed中的d为匀强电场中两点沿电场线方向的距离. 3.电场强度与电势差的关系也可以写作E＝. 它的意义是在匀强电场中，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．也就是说，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. 【思考讨论】 由上式可以得到电场强度的另一个单位：伏[特]每米（V/m），这个单位与前面学过的单位牛[顿]每库[仑]（N/C）相同．请证明这一点. 1伏/米＝＝1牛/库＝ 【巩固练习】 如图所示，在匀强电场中的M、N两点距离为2 cm，两点间的电势差为5 V，M、N连线与电场强度方向成60°，则此电场的电场强度多大？ （设计意图：把学生有能力解决的问题放手交给学生去解决，可以使学生加深对知识的理解，而不是死记硬背，同时可以激发学生的探究意识，也可以让学生体验到成功的快乐．） 【归纳总结】 与电场强度相关的公式间的区别与联系 物理意义 引入过程 适用范围 E＝ 是电场强度的定义式 F∝q，E与F，q无关，是反映某点电场强度的性质 任何电场 E＝k 是真空中点电荷电场强度的决定式 由E＝和库仑定律共同导出 点电荷形成的电