高中物理人教版必修第三册：电势差与电场强度.docx

教学设计

课程基本信息

学科

物理

年级

高二

学期

秋季

课题

电势差与电场强度的关系

教学目标

引导学生对匀强电场中电势差与电场强度的关系的定量关系进行推导，理解关系式的物理意义。

能够熟练利用UAB=Ed解决匀强电场有关问题，并能用微元法思想定性处理非匀强电场中简单问题。

知道电场强度E＝UAB/d的物理意义，通过类比法思想理解电场强度的方向。

4.发展学科核心素养，提高思维能力。

教学重难点

教学重点：

匀强电场中电势差与电场强度的关系的定量关系：UAB=Ed

教学难点：

电势差与电场强度的关系在实际问题中的应用。

教学过程

课前回顾

通过框架图回顾关于静电场的知识网络体系，进一步认识各物理量的概念、规律和之间的联系：

课堂导入

由于静电场是客观存在的物质，但看不见摸不着。为了形象的描述静电场，我们引入假象线：电场线和等势面。让我们一起来观察常见电场的电场线和等势面的空间分布，其中两个相邻的等势线间的电势差是相等的。仔细观察电场线和等差等势线的疏密程度存在什么样的对应关系？

点电荷电场带电导体的电场

学生经讨论分析：电场线越密集，等差等势线越密集，电场线越稀疏，等差等势面也是越稀疏。

新课教学：探究匀强电场中电势差与电场强度的关系

在匀强电场中，设A、B为电场线方向上的两点，它们间的距离为d。将一正电荷q沿电场线方向由A移动到B。

该过程中静电力做功与两点间电势差得：

结合功的定义可知：W=qEd

则有：

思考与讨论：如图所示，如果A、B两点不在电场线上，以上结论还成立吗？匀强电场电场强度为E，一带正电试探电荷电荷量为q，在电场中从A点沿直线移动到B，A、B之间的距离为L，AB两点电势差为UAB。请同学们尝试进行论证。（令它们之间沿电场线方向的距离为d）

该过程中静电力做功与两点间电势差得：

由于匀强电场静电力为恒力，由功的定义可知：W=Fscosθ=qELAM

而LAM=d,表示AB两点沿电场方向的距离。仍然满足：

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乖积

教师引导：对于UAB=Ed在匀强电场中的应用：

探究：已知A、B、C三点位于匀强电场的一条直线上，AB=BC，探究三点电势的关系：

学生分析：UAB=UBC，

-=-。

得出：

学生类比：在匀变速直线运动中，中间时刻的速度等于初速度加末速度除以二，反应速度随时间均匀变化。

教师总结：在匀强电场中，电势随空间位置的变化而均匀变化。

进一步提问:匀强电场中UAB=Ed是否适用于其他电场？

学生回答：非匀强电场中电场强度是变量，因此不能直接利用UAB=Ed。

教师引导：匀强电场中UAB=Ed不适用用于其他电场。但是可以尝试解释电场线疏密和等差等势面的疏密的对应关系。

学生讨论分析:可用微元法选取极短距离，近似认为电场强度不变，当电势差不变时，电场强度越小，等差等势面的距离增大。也就是电场线越稀疏，等差等势面也越稀疏。

四、对E＝UAB/d理解

(1)大小关系: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。

（2）单位：V/m

如何推导证明V/m=N/C

学生回答：1V/m=1eq\f(J,C·m)=1N/C

类比a=Δv/Δt，加速度描述的是速度随时间的变化快慢，加速度是速度对时间的变化率。则E=U/d可以怎么理解？电场强度的方向可以怎么理解？

请完成下列问题。如图，图中虚线为等势线，B、C、D三点位于同一等势线上。

问题1：比较A与B、A与C、A与D间电势差的大小UAB___UAC___UAD问题2：电势沿AB、AC、AD三条线哪一个降落最快？______。

问题3：电势降落最快的方向与电场强度的方向是什么关系？

学生回答：电势降落最快的方向就是电场强度的方向

五、探究电场强度三个公式的对比

典例应用

如图所示，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一质量为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？

重点分析解题思路与题目设计意图

可求解带电微粒受到的静电力，同时发现带