10.3 电势差与电场强度的关系 教学设计——2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed，通过展示电场线与等势面剖面图，提问疏密关联，搭建电场力性质与能性质的联系支架，引导探究定量关系。 以科学推理为核心，从电场力做功双角度推导公式，结合匀强电场模型深化d的投影理解，辨析E与φ无直接关系，培养科学思维与物理观念。实例如等势面疏密分析，助学生掌握公式应用，为教师提供重难点突破路径，提升教学效率。

10.3电势差与电场强度的关系——教学设计 一、教学目标 1.物理观念 掌握匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed；理解公式中d是沿电场方向的距离，知道电场强度的单位V/m；知道沿电场线方向电势降低最快，电场强度方向是电势降落最快的方向。 2.科学思维 能从电场力做功角度推导电势差与电场强度的关系；能运用U=Ed进行定量计算，分析匀强电场中的电势、场强问题；提升公式推导、数形结合的科学思维能力。 3.科学探究 通过匀强电场模型，探究电势差与电场强度的定量关系；经历"电场力做功→电势差→电场强度"的逻辑推导过程。 4.科学态度与责任 体会电场的力的性质与能的性质的内在联系，建立统一的电场观念；认识电场知识在实际生活、技术中的应用价值。 二、教学重难点 （一）教学重点 1.匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed； 2.公式中d的含义——沿电场方向的距离（投影距离）； 3.电场强度方向是电势降落最快的方向。 （二）教学难点 1.公式U=Ed中d的正确理解（两点连线在电场方向的投影）； 2.电场强度与电势无直接关系的辨析（E大处φ不一定高，E=0处φ不一定为0）； 3.利用U=Ed判断等势面疏密与场强大小。 三、教学过程 （一）导入新课 教师展示课件：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。 提问：这是为什么呢？电场强度与电势差之间是否存在某种定量的关系？ （二）新课讲授 一、电势差与电场强度的关系 1.电场强度与电势无直接关系 问题1：电场强度大的地方电势是否一定高呢？反之又如何呢？ 结论1：E大处φ不一定高（低）；φ高处E不一定大（小）。 问题2：电场强度为零的点，电势一定为零吗？（规定无穷远处为零势点） 结论2：E为零处，φ不一定为零；φ为零处，E不一定为零。 【总结】电势φ与电场强度E间并无直接关系。 2.匀强电场中电势差与电场强度的关系推导 如图甲所示，在电场强度为E的匀强电场中，A、B是相距为d且沿电场方向上的两点，其电势差为UAB。将电荷量为+q的电荷由A移到B： （1）从力和位移的角度计算静电力所做的功：WAB = Fd = qEd； （2）通过A、B间的电势差计算静电力所做的功：WAB = qUAB； （3）比较两次计算功的大小：两次计算功的大小相等，得UAB = Ed。 1．关系式：UAB＝Ed或E＝UAB/d 2．物理意义：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。 3．适用条件：只适用于匀强电场，对于非匀强电场，可做定性判断。 (1)d的说明：公式中d必须是沿匀强电场方向的距离。 如果匀强电场中两点连线不沿电场方向，d的取值应为在电场方向的投影距离，即为电场中该两点所在的等势面的距离。 (2)大小关系：由E=U/d可知，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。 (3)方向关系：电场强度E的方向就是电势降低最快的方向。图中AM降低最快。 (4)公式UAB=Ed中的“d”指电场中两点沿电场方向的距离，如果电场中两点不沿电场强度方向，d的取值应为两点连线在电场强度方向的投影，或为两点所在等势面间的垂直距离。 (5)在应用时，可把公式UAB=Ed简化为U= Ed, 即只把两点间的电势差大小、电场强度大小通过公式联系起来，至于电势差的正负、电场强度的方向可根据题意另作判断，这样处理可以避免引起不必要的混淆。故用UAB=Ed进行计算时，一定要判断是否加“—”号。 (6)公式UAB=Ed只适用于匀强电场的定量计算，但对一些非匀强电场的问题，也可以把E理解成平均场强E ̅，运用公式进行定性的判断。 二、利用公式E=U/d定性分析非匀强电场 1.公式的适用范围 U=Ed只适用于匀强电场。 2.方向关系 电场强度E的方向就是电势降低最快的方向。图中AM方向降低最快。 3.等势面的疏密与场强 （1）公式E=U/d只适用于匀强电场； （2）等势面越密的地方，场强越大——适用于各种电场。 思考：为什么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？ 分析：按相邻等势面之间电势差相等的约定，电场线越密的地方，相邻等势面的间距越小，即等势面越密。 4.公式的应用注意事项 应用时，可把公式UAB=Ed简化为U=Ed，即只把两点间的电势差大小、电场强度大小通过公式联系起来；至于电势差的正负、电场强度的方向可根据题意另作判断。用UAB=Ed进行计算时，一定要判断是否加负号。 设计意图 深入剖析公式的适用范围、方向关系及应用注意事项，帮助学生准确运用U=Ed解题。 （三）课后小结 教师出示练习题并讲解，涵盖U=Ed的定量计算、d的确定、等势面疏密与场强关系的判断等。 教师引导学生自主梳理： 1.E与φ无直接关系：E大处φ不一定高，E=0处φ不一定为0。 2.匀强电场中：U=Ed，d为沿电场方向的距离（投影距离）。 3.方向关系：电场强度方向是电势降落最快的方向。 4.等势面越密的地方场强越大（适用于各种电场）。 5.U=Ed只适用于匀强电场。 （四）板书 （五）教学反思 授课课题 10.3电势差与电场强度的关系 授课班级 教学目标达成情况 教学重难点突破效果 课堂教学环节亮点与不足 学生学习掌握情况 整体改进措施与后续教学规划 学科网（北京）股份有限公司 $