10.3 电势差与电场强度的关系（表格式教学设计）物理人教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“电势差与电场强度的关系”核心知识点，通过播放视频展示电场线与等势线分布，以“电场线密处等势线也密”的问题导入，衔接电场线、等势面知识，以“功”为媒介构建推导支架，引导学生探究U=Ed关系。 资料亮点在于以科学思维为主线，通过“猜想→推导→验证→推广”的问题链，从匀强电场到非匀强电场拓展，结合高压灭蚊装置等实例，强化物理观念与科学探究，助力学生提升逻辑推理能力，为教师提供分层教学与难点突破的清晰路径。

第3节 电势差与电场强度的关系 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第3节 电势差与电场强度的关系 教学 目标 物理观念 理解匀强电场中UAB=Ed的表达式及物理意义，知道电场强度的另一个单位“V/m”与“N/C”的等价性，建立电场“力-能统一”的物理观念。 科学思维 经历以“功”为媒介推导电势差与电场强度关系的过程，掌握逻辑推理、从特殊到一般的思维方法；能精准区分“沿电场方向的距离”与“两点间直线距离”，提升严谨的科学思维品质。 科学探究 通过问题链引导，经历“猜想→构建媒介→推导验证→拓展推广”的探究过程，体会科学探究的一般思路；能通过对比静电力做功的两种计算方式，建立物理量间的联系。 科学态度 与责任 体会电场规律的简洁美与统一性，感悟物理研究中“关联不同属性”的方法价值，了解UAB=Ed在高压输电静电防护、精密仪器电场校准中的应用，增强工程应用中的科学责任感。 教学 重难点 1.匀强电场中UAB=Ed的推导过程、公式物理意义及适用条件(重点)。 2.对公式中“d为沿电场方向的距离”的理解，电场强度的新物理意义（沿电场方向单位距离上降低的电势）(重点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：播放视频。 如果只画出带电体空间分布的电场线和等势面的剖面图，等势面就成了等势线。图中每相邻两条等势线之间的电势差是相等的。电场线密的地方等势线也密，电场线稀疏的地方等势线也稀疏。这是为什么呢？ 学生思考问题。 新课讲授 一、电势差与电场强度的关系 教师：【议一议】 电场强度与电势之间是否存在一定联系？ 从什么角度去探究它们之间的关系？ 【情境】匀强电场的电场强度为E，A、B两点的电势差为UAB，电荷q从A点沿着电场线方向移动到B点，求证电场强度E与电势差UAB之间存在的关系。 学生：从A至B过程，静电力对电荷q所做的功WAB=qUAB 从A至B过程，静电力对电荷q所做的功WAB=Fd=qEd 教师：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。即UAB = Ed 【议一议】 在上面的讨论中，如果A、B两点不在同一条电场线上，还能得出以上结论吗？请尝试进行论证。式中的d表示什么含义？ 学生：WAB=Flcos θ=Fd=qEd，WAB=qUAB ，UAB=Ed。故仍成立。公式中，d表示沿着电场线方向的距离。d表示A、B所在等势面的距离。 【议一议】 如果是非匀强电场上式还成立吗？式中的d表示什么含义？ 【情境】正点电荷电场中的一条电场线上有A、B、C三点，AB=BC 问题1:比较A与B间、B与C间电势差的大小 UAB_____UBC 问题2:若要UAB = UBC，则lAB _____ lBC 问题3:按相邻等势面间电势差大小相等的要求，画出正点电荷周围的等势面分布。 问题4:在静电场中，是否有“电场强度E越大的地方，电势φ也越大”的结论?谈谈你的理解。 教师：【试一试】 上式如果在非匀强电场中有何意义？ E=与E=适用条件，意义有何区别和联系？ 电场强度的另一个单位“1V/m”表示什么意义？ 学生：非匀强电场中，E=可表示平均电场强度，大致判断非匀强电场中电场强度与电势差关系。 【议一议】 结合v＝与E=分析两者分别是什么物理的变化率？ 如何理解“电场强度是电场中电势降低最快的方向”？ 我们还学过什么物理量，是对空间的积累。 学生思考并回答问题。 新课讲授 二、电场中的功能关系 教师： 例：如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一2×10-15kg的带电粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15C，给两金属板加200V直流电压。 （1）求带电粒子所受的静电力的大小。 （2）求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度。 （3）如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变， 则上述问题（1）（2）的答案又如何？ 【思考与讨论】上述例题中，M、N是两块平行金属板， 两板间的电场是匀强电场。如果M、N是其他形状，中间的电场不再均匀，例题中的三个问题还有确定答案吗？为什么？ 【议一议】 结合E=与WAB=qUAB,分析两个式子的适用条件？ 学生思考并回答问题。 课 堂 练 习 【练习1】如图，Δabc中bc=2cm，∠acb=30°。匀强电场的电场线平行于Δabc所在平面，且a、b、c点的电势分别为3V、3V、−1V。下列说法中正确的是（   ） A．电场强度的方向沿ac方向 B．电场强度的方向沿ab方向 C．电场强度的大小为2V/cm D．电场强度的大小为1V/cm 【答案】C 【练习2】关于电场强度，小明有以下认识，其中正确的是（　　） A．若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的电场强度为0 B．公式E=kQ/r^2表明在点电荷激发的电场中，某点电场强度的大小与电荷量Q成正比 C．公式E=F/q表明在电场中某点的电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比 D．公式E=U/d适用于一切电场，其中U为两点之间的电势差，d为两点之间的距离 【答案】B 【练习3】如图为高压灭蚊装置的简化示意图，已知栅栏间距l=1cm，两端接U=2100V的电压。栅栏间可视为匀强电场，则栅栏间电场强度的大小为（　　） A．2.1V/m B．210V/m C．2.1×10^3V/m D．2.1×10^5V/m 【答案】D 【练习4】如图所示，匀强电场中有一直角△ABC，∠A=30°，匀强电场的方向与△ABC所在的平面平行。将电荷量为−6×10^−6C的点电荷从A点移到B点，静电力做功−3.6×10^−5J，再从B点移到C点，静电力做功1.8×10^−5J。 (1)求A、B两点间的电势差； (2)规定B点的电势为0，求C点的电势； (3)已知AB=2√3cm，求电场强度。 【答案】(1)6V (2)3V (3)200V/m，方向垂直于CD，从M指向B 课 堂 小 结 板 书 设 计 第3节 电势差与电场强度的关系 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)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。 (2)公式：UAB=Ed。 (3)电场强度单位的换算：1 V/m=1 N/C。  (4)应用：在定量计算中，此关系式只适用于匀强电场，公式中d必须是沿电场强度方向的距离，当电场中的两点不在同一条电场线上时，d应为两点在电场强度方向上的投影距离，亦为电场中两点所在的等势面间的距离。 (5)由E=可知，电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势，电场强度是电势差对空间位置的变化率，电势随空间变化的快慢，反映了电场强度的大小。 二、利用公式E=定性分析非匀强电场 由E=知，U一定时，E越大，d越小，故电场线密的地方等差等势线也密。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“练习与应用”。 2.配套分层作业。 教学反思 通过建构匀强电场模型，引导学生自己推导出匀强电场中电势差与电场强度的关系式，感受知识形成的过程，从而突破重点。作为难点内容，学以致用解决相应的问题时，注重多举例（匀强电场及非匀强电场中电势差与电场强度关系的分析及运算)，牢牢把握U=Ed中E是匀强电场电场强度的大小，d是沿着场强方向的位移，突破易错难点；在非匀强电场中，间距d相等情况下，平均场强大的地方，两点间的电势差就大，反之亦然。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $