高二物理组集体备课材料16和171 4.docx
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高二物理组集体备课材料16和1714
实验二部(高一)物理组集体备课发言材料
1.6电势差与电场强度的关系
教材分析:
电势差与电场强度是本章重要的概念,它们分别描述了电场的两大性质:
能的性质和力的性质,前者是标量,后者是矢量,但通过静电力做功在两者之间建立了联系,因此本节内容起一个桥梁、纽带的作用,将电场的两大性质联系了起来。
教学过程中,对于非匀强电场,只要求学生定性了解电势差与电场强度的关系;对于匀强电场,也只要求学生了解它们的定量关系式。
对于这节课的教学,首先利用在匀强电场中移动电荷时电场力做功的两种计算方法,建立起电势差与电场强度间的关系,然后再利用所建立起来的关系解决相关的问题,以达到帮助学生确认与理解上述关系的目的
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,本节课主要是公式的使用条件以及应用。
教学过程:
一、回忆复习
二、新课教学
1.探究电势与电场强度的关系
2.探究电势差与电场强度的关系
3.问题与练习
4.拓展练习
5.小结
主备人
孔庆国
小组
成员
孔庆国张立泰姜丽丽蔡畅言
发言时间
第十六周6月16日
课题
1.6电势差与电场强度的关系
课型
新课
教学目标
1、教学目标
(一)知识与技能
1.定性把握非匀强电场中电势差与电场强度的关系;理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并能推导这个关系式。
2.会用U=Ed进行有关计算,明确d的含义。
3.通过分析寻找物理量之间在内在联系,培养学生分析推理能力。
(2)过程与方法
1.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,培养学生的分析、解决问题的能力。
2.学生利用学过的知识分析推理、启发引导、分析推理,在教师的指导下总结应用。
(三)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,培养对物理学科的兴趣、坚定思考探索物理的的信念,让学生学会多角度多方面看问题。
2.通过公式的推导,让学生体会到物理中推理过程的逻辑美,领略物理方法的奥妙,体会物理科学的力量。
个性化教案
重点和难点
重点:
1.对匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed的理解。
2.能够推导出这个关系式。
。
难点:
1.非匀强电场中,对电势差与电场强度的定性比较。
2.用关系式U=Ed进行有关计算
教学手段
多媒体教学课件
教学方法
自主探究、小组讨论的启发式综合教学法
(一):
回忆复习
1.电场的两个基本性质是什么?
2.关于电势差与电场强度这两个物理量,请你回忆这两个物理概念,并思考它们有哪些不同之处?
(二):
新课教学:
一.探究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?
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:
电势与场强没有必然关系,场强大电势不一定大,场强为零电势不一定为零,电势为零,场强不一定为零。
二:
探究电势差与电场强度的关系
请你阅读教材22页和23页:
1.若沿场强方向移动电荷,
(1)如图所示,匀强电场中A、B两点的电势差为
,一试探电荷q从电场中A点移动到B点,求:
静电力做的功W为多少?
通过提问学生,得出以下结论:
(2)如图所示,匀强电场的电场强度为E,电荷q从A点移动到B点,求:
静电力做的功W为多少?
(由学生自己推导,教师巡视,解答学生在推导过程中可能存在的一些疑问。
)
(3)比较功的两个计算结果,可以得到:
即:
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。
2.思考与讨论:
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,如图所示,还能得出以上结论吗?
试试看。
(教学设想:
让学生充分进行分组讨论,各抒己见,最后引导学生得到正确结论。
)
设AB与电场强度的夹角为θ。
AB间沿着电场线的距离为d,则电荷q从A点移到B点静电力所做的功W:
1从力的角度,W=qElcosθ=qEd
2从能的角度,W=qUAB
由上两式得:
qEd=qUAB
因此,当
代表A、B两点沿电场线的距离时,也能得出
3.电场强度与电势差的关系也可以写作:
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。
也可以理解为:
在匀强电场中,相互平行且距离相等的两点间的电势差相等。
由上式还可以得到电场强度的另一个单位:
伏[特]每米(V/m)。
因此,这个单位与前面学过的单位牛[顿]每库[仑](N/C)相同。
4.注意事项:
(1)上式的适用条件:
匀强电场;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)d为匀强电场中两点沿电场线方向的距离(或者说等势面间的距离)。
(3)电场强度与电势的大小无直接关系;它们的方向关系为:
电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向。
(4)电场强度的大小跟电势的高低没有必然的联系。
(5)请学生自主归纳场强的几个公式间的区别与联系
物理意义
引入过程
适用范围
E=F/q
是电场强度的定义式
比值法引入,E与F,q无关,是反映某点场强的性质
适用于一切电场,q为试探电荷的电荷量
E=kQ/r2
是真空中点电荷场强的决定式
由E=F/q和库仑定律导出
适用于点电荷形成的电场,Q为场源电荷的电荷量,E为跟点电荷相距r处的电场强度。
E=U/d
是匀强电场中电场强度计算式
由F=Eq和W=qU导出
适用于匀强电场,U为沿电场方向上相距为d的两点间的电势差
三.问题与练习(教学设想:
通过以下的一组练习题,让同学们进一步理解匀强电场中两点间的电势差与电场强度的关系。
)
【例解】匀强电场的电场线与AC平行,把10-8C的负电荷从A移至B,静电力做功6×10-8J,AB长6cm,求:
(1)电场强度的方向;
(2)设B处电势为1V,则A处电势为多少?
(3)电场强度的大小是多少?
【跟踪演练】如图所示的方框中为一匀强电场,A、B、C三点为电场中的三点,电势分别为
、
、
,试用作图法作出该电场的电场线。
四.拓展练习(教学设想:
通过本题,开拓学生思路,培养学生应用知识处理问题的灵活性。
)
如图为某一电场的电场线和等势面分布,其中图中的实线表示电场线,虚线表示过a、b两点的等势面,电势分别是
,
那么
、
连线中点
的电势
为()
A.
B.
C.
D.上述情况都有可能
本题小结:
适用于匀强电场的计算,但对于某些非匀强电场的问题,可以进行定性的分析。
五、教师小结
电场力的大小跟电场强度E有关系,即:
F=qE。
电荷由于电场力的作用在电场中两点间移动时所做的功跟这两间的电势差UAB有关,即:
WAB=qUAB,由于力和功是互相联系的,所以电场强度与电势差之间存在着必然的联系。
在匀强电场中,UAB=Ed。
在非匀强电场中,电势差UAB与电场强度E的关系要复杂的多,但可以由该关系式进行定性的判断。
电场强度的大小跟电势的高低没有必然的联系。
六、板书设计:
一、复习相关知识
1.电场强度:
2.电势差的概念:
电场中两点间电势的差值叫做电势差。
.
3.静电力功的两种计算方法:
(1)
(2)
二、场强强度与电势差的联系。
1.在匀强电场中
2.电场中,电场强度的方向就是电势降落最快的方向
3.两个相同的单位:
V/m、N/C。
1.7静电现象的应用
教材分析:
前面几节学习了静电场基本性质,以及与此有关的概念、规律、描述方法等。
从这节开始讨论相关运用。
其中,静电平衡和尖端放电是两个重要的静电现象。
而运用所学静电场知识分析它们,则是体现学以致用的很好教学材料。
通过本节教学,一方面,学生可以加强对静电场知识的理解、掌握和运用;另一方面,学生可以体会到“物理处处有生活,生活处处有物理”的学科体验,从而激起学习兴趣。
因此,在分析静电平衡的特征和了解尖端放电原理后,应该着重讨论它们的实际生活中的运用,例如避雷针、静电屏蔽等。
学情分析:
《静电现象的应用》是本章的难点内容,概念规律非常抽象。
学生只有在老师的指导下参与探究全过程,才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律,克服思维定势的负移和主观臆断的不良倾向,培养学生认真严谨的科学探究品质。
教学过程:
1.复习提问,引入新课
2.新课教学
1.静电感应
2.静电现象的应用
(1)尖端放电
(2)静电屏蔽
3.课堂练习
主备人
孔庆国
小组
成员
孔庆国张立泰姜丽丽蔡畅言
发言时间
第十六周6月16日
课题
1.7静电现象的应用
课型
新课
教学目标
(一)知识与技能
1、认识静电感应,知道感应起电的原理和感应电荷正、负的判定。
2、知道静电平衡状态;理解静电平衡的特点,导体内部的场强处处为零,电荷只分布在导体的外表面上;
3、知道静电屏蔽现象及其应用。
(二)过程与方法
通过观察演示实验及对实验现象的分析,引导学生运用所学知识进行分析推理,培养学生分析推理能力。
(三)情感态度与价值观
通过对实验的观察和推理,培养学生科学的研究方法,以及严谨认真的学习态度。
个性化教案
重点和难点
重点:
理解静电场中静电平衡状态下导体的特性,即其电荷分布、电场分布。
难点:
运用电场有关知识,分析、推理出实验现象的成因
教学手段
多媒体教学课件板书实验探究
教学方法
探究、师生互动、小组合作
(一)复习提问,引入新课
1 思考与讨论:
(1)金属导体的微观结构如何?
(2)自由电子怎样移动?
(3)自由电子会在什么地方积聚?
(4)电子的积聚会出现怎样的结果?
(5)最终会出现怎样的现象?
2、问题:
当我们把导体放入电场中,导体上的自由电荷处于电场中将受电场力作用,这时的导体与无电场时的导体相比有什么不同特征?
引导学生分析.
总结:
若是金属导体,自由电子在电场力作用下将发生定向移动使两端出现不同的电荷分布,从而引起导体的某些新的性质.
二、新课内容:
(一)静电感应
1、演示实验静电感应现象
静电感应现象:
在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷,这种现象叫静电感应现象.当外电场撤掉,导体两端电荷又中和,可见静电感应现象中导体上净电荷仍然为零.
将不带电的导体置于电场中时,导体那自由电荷受力,发生定向移动,从而重新分布.重新分布的电荷在导体内产生一个与原电场反向的电场,阻碍电荷定向移动,该电场与外电场叠加,使导体内部的电场减弱,只要内部场强不为零,导体两面的正负电荷便继续增加,导体的内部电场就会继续削弱,直至导体内部的合场强都等于零的时候为止,这时导体内自由电子不再发生定向移动.
导体中(包括表面)没有电荷的定向移动的状态,叫做静电平衡状态.
总结:
①静电平衡状态:
导体上处处无电荷定向移动的状态.
②特征:
导体内部处处场强为零.在这个特征基础上进行推论,可得静电场中导体的特点.
2、强调:
处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零.而且处于静电平衡状态的导体,电荷只能分布在导体外表面上.整个导体是个等实体,表面是个等势面。
这是为什么呢?
为了验证这一点,可采用反证法,若导体内部有净电荷,电荷周围有电场,那么导体内部电场强度将不为零,电荷将发生定向移动.
(二)、静电现象的应用
1、尖端放电
1)、演示尖端放电导体尖端附近的电场特别强,它会导致一个重要的后果,就是尖端放电。
再导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。
当我们不断给导体充电的时候,火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。
这就是尖端放电引起的后果。
原因:
因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。
在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时,会使空气分子电离,从而产生大量新的离子,这就使空气边得易于导电。
与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞向远方,蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形成的“电风”吹动的结果。
在强电场作用下,物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端,弯曲很厉害处)附近,等电位面密,电场强度剧增,致使这里空气被电离而产生气体放电现象,称为电晕放电.而尖端放电为电晕放电的一种,专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象
2)、闪电防护
雷鸣电闪时在室外的人,为防雷击,应当遵从四条原则.
一是人体应尽量降低自己,以免作为凸出尖端而被闪电直接击中
二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害.所谓跨步电压是雷击点附近,两点间很大的电位差,如若人的两脚分得很开,分别接触相距远的两点,则两脚间便形成较大的电位差,有强电流通过人体使人受伤害.
三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近,不可手持金属体高举头顶.
四是不要进水中,因水体导电好,易遭雷击.
总之,应当到较低处,双脚合拢地站立或蹲下,以减少遭遇雷的机会.
2、静电屏蔽
导体的外壳对它的内部起到“保护”作用,由于壳内电场强度保持为零,所以外电场对壳内的一起不会产生影响,这种现象称为静电屏蔽。
①封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响;
如壳内无带电体而壳外有电荷q,则静电感应使壳外壁带电。
静电平衡时壳内无电场。
这不是说壳外电荷不在壳内产生电场。
由于壳外壁感应出异号电荷,它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零。
因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响。
壳外壁的感应电荷起了自动调节作用。
如果把上述空腔导体外壳接地,则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下。
静电平衡后空腔导体与大地等势,空腔内场强仍然为零。
如果空腔内有电荷,则空腔导体仍与地等势,导体内无电场。
这时因空腔内壁有异号感应电荷,因此空腔内有电场。
此电场由壳内电荷产生,壳外电荷对壳内电场仍无影响。
由以上讨论可知,封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷影响。
②接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响。
如果壳内空腔有电荷q,因为静电感应,壳内壁带有等量异号电荷,壳外壁带有等量同号电荷,壳外空间有电场存在,此电场可以说是由壳内电荷q间接产生。
也可以说是由壳外感应电荷直接产生的。
但如果将外壳接地,则壳外电荷将消失,壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零。
可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响,必须将外壳接地。
3、课堂练习
长为L的导体棒原来不带电,现将一电荷量为+q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方,如图所示。
达到静电平衡后,棒上的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多大?
方向如何?
一,单项选择题
1.当导体达到静电平衡时,场强方面的特征是
A.外电场E0消失B.感应电荷产生的电场E′为零
C.导体内部的合场强E为零D.导体表面和内部的合场强均为零
2.一个不带电的空心金属球,在它的球心处放一个正电荷,其电场分布是图中的哪一个
3.如图所示,将一个验电器放在一个带正电的金属球,发现验电器的箔片会张开,则
A.验电器的箔片不带电
B.验电器的小球上带正电
C.若用一个金属网罩将验电器罩住,验电器箔片将合拢
D.验电器的小球上不带电
4.导体自身带电处于静电平衡,下列说法中正确的是
A.导体内部场强是0,所以电势也是0
B.电荷只分布在外表面,曲率半径小的地方场强大,所以电势高
C.电荷只分布在外表面,电场线一定和外表面处处垂直
D.以上说法均不正确
5.一个带绝缘座的空心金属球A带有4×10-8C的正电荷,有绝缘柄的金属小球B带有2×10-8C的负电荷,使B球和A球的内壁接触,则接触之后,A、B各带电量为
A.QA=10-8C;QB=10-8C
B.QA=2×10-8C;QB=0
C.QA=0;QB=2×10-8C
D.QA=4×10-8C;QB=-2×10-8C
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