电势差与电场强度的关说课稿优秀版word资料.docx
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电势差与电场强度的关说课稿优秀版word资料
1.6电势差与电场强度的关系(说课稿)
城南中学岑香珍
【教材分析】
教材使用人教版物理选修3-1,本节内容主要是研究电势差与电场强度之间的关系,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。
在教学过程中,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即可。
【学情分析】
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,所以对于这节课的教学,首先让学生自己动手推导,寻找到关系,也体验推动的乐趣,然后再利用所建立起来的关系解决相关的问题,但在各种图象d不在电场方向时的处理,学生还是很难把握。
【教学目标】
(一)知识与技能
1.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.定性把握非匀强电场中电势差与电场强度的关系。
(二)过程与方法
1.看前面知识结构图:
复习巩固旧知识引出新课通过知识网络图使学生掌握的知识更加牢固。
2.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。
3.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。
4.通过对电场力做功的两种不同方式的比较推导得出电势差与电场强度的关系。
(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。
【教学重点】
1.对匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed的理解。
2.场强方向是电势降低最快的方向。
【教学难点】
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
【教学方法】
学生自主探究、小组讨论的启发式综合教学法
【教学过程】
一、复习旧知,引入新课
1.电场强度:
3.静电力功的两种计算方法:
2.电势差的概念:
4.看知识结构图:
复习巩固旧知识引出新课
问题:
既然电场强度
、电势差
都可以描述电场,那么两者之间有何关系?
二、展示学习目标,明确学习任务
三、新课教学
(一)、匀强电场中电势差与电场强度的关系
(教学设想:
让学生阅读教材相关内容,自己完成多媒体所展示的内容,学会亲自推导,了解该关系的来龙去脉,使学生在获取知识的同时,感受到成功的愉悦,进一步培养学生的科学探究精神。
)
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?
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。
)抽一个学生到黑板上展示他的推导过程,得到以下结论:
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。
(二)、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。
)
(三)、电场强度与电势差的关系也可以写作
教师活动:
老师分析引导。
学生活动:
学生跟随老师思路自己分析,小组讨论,得出结论。
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。
(四)、注意事项
教师活动:
教师详细讲解并强调学生注意的地方。
学生活动:
跟随教师理解各项注意事项。
1、上式的适用条件:
匀强电场;
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、电场强度与电势的方向关系:
由下图可知,电荷沿AB、AC、AD路径电势均降落且相等,其中AB路径电势降落得最快,即单位长度上的电势差最大。
由此可知,电势差降落得最快的方向是电场强度的方向。
4、对一些非匀强电场的问题也可以由公式进行定性的判断
(五)、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1、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?
教师活动:
学生分析后,教师总结。
学生活动:
分析并写出答案。
(六)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。
(七)课堂小结
(教学设想:
对本节内容要点进行概括,并引导学生概括场强式、对比其适用条件。
)
四、课后作业:
完成问题与练习:
1、2、3、4。
【板书设计】
电势差与电场强度的关系
分析推导:
或
1.适用条件:
(1)E为匀强电场;
(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)。
2、意义:
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。
3.两个相同的单位:
V/m、N/C。
4.方向关系:
电场中,电场强度的方向就是电势降落最快的方向
课题:
第五节匀强电场中电势差与电场强度的关系
示波管原理(第一课时)
【学习目标】
1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并且能够推导出这个关系式。
2、会用关系式U=Ed进行有关的计算。
3、理解电势与场强无直接的关系。
【学习过程】
自主预习案
1、电势差与电场强度:
在匀强电场中两点间的电势差等于_____________与这两点沿__________方向上距离的乘积.
2、电场强度与电势差:
在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的_____________与两点沿___________方向距离的比值,公式E=___________,单位___________.
3、如图所示将电荷量为q的电荷由A移动到B点,AB间距离为d,场强为E,AB两点间电势差为UAB,
(1)求电场力的功。
(2)推导U和E的关系.
我的疑问:
课中探究案
课中探究
探究一:
电场强度与电势的关系
右图是一个匀强电场,场强大小为E,A、B是沿电场方向上的两点,其电势差为U,A、B之间相距为d。
现将一个电量为q的电荷由A移到B,你可以用几种方法计算电场力所做的功?
问题
(1):
上式是在匀强电场中推出的,它适用于非匀强电场吗?
注:
①只适用于匀强电场
②d:
沿电场方向的距离
问题
(2):
由UAB=Ed,得到:
,这个式子表示什么含义?
从式子中可看出E的单位是什么?
探究二:
实例探究:
【例1】如图14-69所示,平行直线表示电场线,但未标方向,带电量为—10-2C的微粒在电场中只受电场力作用,由A点移到B点,动能损失,若A点电势为-10V,则()
A.B点的电势为0V
B.电场线方向从右向左
C.微粒的运动轨迹可能是轨迹1
D.微粒的运动轨迹可能是轨迹2
【例2】如图14-66所示,A、B两点相距10cm,E=100V/m,AB与电场线方向夹角θ=120°,求AB两点间的电势差.
【例3】如图14-84所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C点,质量为m,带电量为-q的有
求:
(1)小球由A到B过程中电场力做的功.
(2)A、C两点的电势差.
【讨论交流】
完成教材24页例题
(二)课中检测
1.下述关于匀强电场的结论错误的是()
A.公式E=F/q也适用于匀强电场
B.根据U=Ed可知,任意两点的电势差与这两点的距离成正比
C.匀强电场的场强值等于沿场强方向每单位长度上的电势差值
D.匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电场力的方向一致
2.如图1—6—8中,a、b、c、d、e五点在一直线上,b,c两点间的距离等于d、e两点间的距离.在a点固定放置一个点电荷,带电荷量为+Q,已知在+Q的电场中b、c两点间的电势差为U,将另一个点电荷+q从d点移动到e点的过程中,下列说法正确的是()
A.电场力做功qUB.克服电场力做功qU
C.电场力做功大于qUD.电场力做功小于qU
3.已知空气的击穿电场强度为2×106V/m,测得某一次闪电,设闪电的火花路径为直线,其火花长为1000m,则发生这次闪电时,放电路径两端的电势差U=V,若这次闪电通过的电荷量为30C,则释放的能量W=J.
我的疑问:
课后巩固案
1.关于静电场的说法中正确的是()
A.在匀强电场中,任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比
B.在匀强电场中,电势降低的方向就是场强的方向
C.电荷在等势面上移动时不受电场力
D.若电场力对电荷作正功,电荷的电势能一定减小,而动能不一定增加
2.电场中有一条直线,在直线上有M、N两点,若将一试探电荷Q从直线外的P点分别移到M、N两点,电场力对Q做功相等,则()
A.该电场若是匀强电场,则M、N连线一定与电场线平行
B.该电场若是匀强电场,则M、N连线—定与电场线垂直
C.该电场若是由一个点电荷产生的,则M、N两点的电势和场强都相同
D.该电场若是由一个点电荷产生的,则M、N两点的电势相等,电场强度不同
3.图1—6—9中的实线为电场线,虚线为等势线,a、b两点的电势
=-50V,
=-20V,则a、b连线中点c的电势
应为()
A.
=-35VB.
>-35V
C.
<-35VD.条件不足,无法判断
的高低
4.如图1—6—10所示,在电场强度E=2000V/m的匀强电场中,有三点A、M和B,AM=4cm,MB=3cm,AB=5cm,且AM边平行于电场线,把一电荷量q=2×10-9C的正电荷从B移到M点,再从M点移到A点,电场力做功为()
A.0.6×10-6JB.0.12×10-6J
C.-0.16×10-6JD.-0.12×10-6J
5.在水深超过200m的深海,光线极少,能见度极低,有一种电鳗具有特殊的适应性,能通过自身发出生物电来获取食物并威胁敌害、保护自己.该电鳗的头尾相当于两个电极,它在海水中产生的电场强度达到104N/C时可击昏敌害,身长为50cm的电鳗,在放电时产生的瞬时电压大约可达V.
6.为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B,必须对该电荷施加一个恒力F,如图1—6—11所示.若AB=0.4m,α=370,q=-3×10-7C,F=1.5×10-4N,A点电势
=100V(不计重力,sin370=0.6,cos370=0.8)
(1)
在图中用实线画出电场线,用虚线画出通过A、B两点的等势线,并标明它们的电势值,求出场强和AB间的电势差。
(2)求q在由A到B的过程中电势能的变化量是多少?
【学生评价】
预习评价·探究评价·拓展评价
完成比例评价
正确率评价
主动性评价
创新性评价
100%
80%
60%
优秀
良好
一般
活跃
主动
一般
创新
新颖
一般
错题序号
正确解法
错因分析
小组评价
教师评价
反思拓展:
1.6电势差与电场强度的关系(说课稿)
城南中学岑香珍
【教材分析】
教材使用人教版物理选修3-1,本节内容主要是研究电势差与电场强度之间的关系,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。
在教学过程中,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即可。
【学情分析】
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,所以对于这节课的教学,首先让学生自己动手推导,寻找到关系,也体验推动的乐趣,然后再利用所建立起来的关系解决相关的问题,但在各种图象d不在电场方向时的处理,学生还是很难把握。
【教学目标】
(一)知识与技能
1.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.定性把握非匀强电场中电势差与电场强度的关系。
(二)过程与方法
1.看前面知识结构图:
复习巩固旧知识引出新课通过知识网络图使学生掌握的知识更加牢固。
2.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。
3.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。
4.通过对电场力做功的两种不同方式的比较推导得出电势差与电场强度的关系。
(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。
【教学重点】
1.对匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed的理解。
2.场强方向是电势降低最快的方向。
【教学难点】
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
【教学方法】
学生自主探究、小组讨论的启发式综合教学法
【教学过程】
一、复习旧知,引入新课
1.电场强度:
3.静电力功的两种计算方法:
2.电势差的概念:
4.看知识结构图:
复习巩固旧知识引出新课
问题:
既然电场强度
、电势差
都可以描述电场,那么两者之间有何关系?
二、展示学习目标,明确学习任务
三、新课教学
(一)、匀强电场中电势差与电场强度的关系
(教学设想:
让学生阅读教材相关内容,自己完成多媒体所展示的内容,学会亲自推导,了解该关系的来龙去脉,使学生在获取知识的同时,感受到成功的愉悦,进一步培养学生的科学探究精神。
)
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?
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。
)抽一个学生到黑板上展示他的推导过程,得到以下结论:
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。
(二)、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。
)
(三)、电场强度与电势差的关系也可以写作
教师活动:
老师分析引导。
学生活动:
学生跟随老师思路自己分析,小组讨论,得出结论。
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。
(四)、注意事项
教师活动:
教师详细讲解并强调学生注意的地方。
学生活动:
跟随教师理解各项注意事项。
1、上式的适用条件:
匀强电场;
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、电场强度与电势的方向关系:
由下图可知,电荷沿AB、AC、AD路径电势均降落且相等,其中AB路径电势降落得最快,即单位长度上的电势差最大。
由此可知,电势差降落得最快的方向是电场强度的方向。
4、对一些非匀强电场的问题也可以由公式进行定性的判断
(五)、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1、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?
教师活动:
学生分析后,教师总结。
学生活动:
分析并写出答案。
(六)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。
(七)课堂小结
(教学设想:
对本节内容要点进行概括,并引导学生概括场强式、对比其适用条件。
)
四、课后作业:
完成问题与练习:
1、2、3、4。
【板书设计】
电势差与电场强度的关系
分析推导:
或
2.适用条件:
(1)E为匀强电场;
(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)。
2、意义:
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。
3.两个相同的单位:
V/m、N/C。
4.方向关系:
电场中,电场强度的方向就是电势降落最快的方向
电势差与电场强度的关系典型例题
【例1】一个点电荷,从静电场中的a点移到b点,其电势能的变化为零,则[]
A.a、b两点的场强一定相等
B.该点电荷一定沿等势面移动
C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的
D.a、b两点的电势一定相等
[分析]在电场中移动电荷时,电势能的变化εa-εb=qUa-qUb=qUab.当a-b=0时,则Uab=0,即a、b两点的电势一定相等.D正确.
在电场中移动电荷时电势能的变化,只跟电荷的始末位置有关,跟它的具体路径无关.只要电荷的始、末位置在同一个等势面上,电势能的变化一定等于零,电场力一定不作功(W=εa-εb),因此电荷不一定沿等势面移动.因等势面上各点的场强方向必与等势面垂直,即电荷在等势面上受到的电场力与等势面垂直,可见电荷所受的电场力也不一定与移动方向垂直,所以B、C都错.
场强与电势是两个不同的物理量,它们分别从力的属性和能的属性上描述电场.在电场中场强大的地方电势不一定高,电势高的地方场强不一定大;场强相等的地方电势不一定相等,电势相等的地方场强不一定相等.所以,A错.
[答]D.
【例2】图1中实线条是一个电场中的电场线,虚线是一个负试验电荷在这个电场中运动的轨迹。
如果电荷是从图中a处运动到b处,则以下判断中正确的是[]
A.电荷从a到b,运动的加速度变小
B.电荷在b处的电势能大
C.b处的电势高
D.电荷在b处的速度小
[误解一]选(A)。
[误解二]选(C)。
[正确解答]选(B),(D)。
[错因分析与解题指导]本题是识别电场图示方法的常见题,这类题型虽无复杂运算,但涉及基础知识和基本概念较多,因而差错较多。
思考方法大致可从以下几方面入手:
(1)确定电荷的受力方向。
例如,由本题运动轨迹易知电荷受图2中电场力F才改变运动方向。
(2)由电场力方向确定电场线指向。
本题当如图2中箭头所示。
(3)利用结论“电场方向即电势降低的方向”来判定各处电
力作用下负电荷从电势高处移向电势低处”)。
(4)根据电场力做功的正、负,判断电荷电势能的变化,从而知道电荷动能的变化。
本题是电场力对电荷做负功,则电荷的电势能增加,因能量守恒,则其动能减
在电势高处电势能小,所以从a→b时电荷的电势能增加);(5)凡电场线密处场强一定大。
本题中b处场强大,电荷受电场力大因而加速度也大。
[误解一]通常出自一种思维习惯,即一开始就认定靠a端有正电荷作为场源;[误解二]则认为电场线密处场强大,电势也就高。
这些想法均不符合“电场”的一些基本知识,所以,对电场基础知识的掌握,是解好同类习题的基础。
【例3】如图1所示,q1和q2为两静止的等量异号电荷,MN是电荷连线的中垂线。
一带电粒子在电场力作用下运动到MN上一点P时的速度为v0,方向指向两电荷连线的中点O。
经很短的时间,粒子速度为v,则有[]
A.v<v0
B.v=v0
C.v>v0
D.无法确定
[误解一]选(B)。
[误解二]选(D)。
[正确解答]选(C)。
[错因分析与解题指导]这是涉及等量异号电荷电场的习题,要求对这个电场有一定了解。
图2中虚线是在学生实验中已认识的等势线,其中的电荷连线中垂线MN比较特殊——它的电势值为零。
带箭头的实线是电场的电场线,注意电场线处处与等势线互相垂直
[误解一]之选(B),是认为带电粒子沿等势线MN运动,则电场力不做功,故速度不变。
但实际上在带电粒子到达P点时,因P处场强E的方向垂直MN,则粒子受的电场力必与v0夹成角度,故带电粒子将作曲线运动而偏离等势线MN。
于是电场力要对粒子做功。
且不管粒子带什么电,它总是朝电场力那个方向偏移,所以电场力总是作正功。
这样,带电粒子的电势能减小因而动能增加。
[误解二]显然是没有能够分析到这个层次,觉得题中电场方向未定,带电粒子的电性也未定,电场力作正功还是负功无法确定,所以速度变化无法确定。
【例4】图中A.B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,BC=20cm.把一个电量q=10-5C的正电荷从A移到B,电场力做功为零;从B移到C,电场力做功为-×10-3J,则该匀强电场的场强大小和方向是[]
A.865V/m,垂直AC向左
B.865V/m,垂直AC
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