高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电势差与电场强度的关系教案设计

第十章 3.电势差与电场强度的关系

【教学目标】

 目标与素养

1.经历公式U = Ed的推导过程，理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系。

2.通过对电势差和电场强度关系的分析，培养学生的科学探究精神，让学生体会自然科学探究中的逻辑美。

3.能够熟练应用公司U=Ed和解决相关问题，并能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学生分析、解决问题的能力。

情境与问题

1.通过设置恰当的问题情境，应用问题教学法，启发、引导学生分析、推理电场强度与电势差之间的内在联系，得到电势差与电场强度的关系，并在推导过程中使学生明确公式U= Ed的适用条件。

2.通过亲自动手的探究活动，得出电场强度和电势在数值上无直接关系的结论，即电场强度大的地方电势不一定高，电场强度为0的地方电势不一定为。，电场强度相同的地方电势不一定相同，电势相同的地方电场强度也不一定相同，培养学生对科学的求知欲。

3.利用教材中的“思考与讨论”，将前述特殊条件下得到的结论推广到更一般的情况，渗透科学研究方法的教学，最后以合作学习为主，激励、发动学生们多角度地思考问题，深刻体会公式U=Ed和的意义，使学生学会多角度、多方面地看问题，加强学生理性思维的训练。

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，培养学生分析、解决问题的能力。

 2.通过探究电场强度的大小为什么等于两点间的电势差与这两点沿电场方向距离的比值，培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度。

 3.通过从不同角度认识电场，分析、寻找物理量之间的内在联系，培养学生对科学的探究精神，让学生体会自然科学的逻辑美。

【重点难点】

重点：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距离的乘积。

难点：电势差与电场强度的关系在实际问题中的应用。

【课前准备】

教师准备：多媒体课件。

学生准备：回顾前两节课有关电场强度、电势差、电势、电势能的知识，并将这些内容加以比较，预习课本知识。

【教学过程】

一、温故知新

（一）引入新课

师：你学过哪些描述电场性质的物理量？

生：电场的两大性质：①力的性质，由电场强度描述，可用电场线形象表示；②能的性质：由电势、电势差描述，可用等势面形象表示。

师：等势面有哪些特点？

生：等势面的特点：①沿等势面移动电荷电场力不做功；②等势面与电场线垂直，且电场线从高电势指向低电势；③任两个等势面不相交。

［过渡］既然场强、电势、电势差都描述电场的性质，它们之间一定存在关系、什么关系呢？下面我们就来推导它们间的关系。

（二）进行新课

1、电场强度与电势的关系

师：场强与电势差也无直接关系吗？如何进行讨论呢？

［学生思考后分析］可仍从电场的等势面和电场线的分布图讨论：

等势面上，每相邻两个等势面间距表示它们间的电势差，故可用等势面的疏密来表示电势差.由图知，电场线密处，等势面也密，即场强大处，电势差也大.

师：场强与电势差有何定量关系？

引导学生讨论在匀强电场中它们间的关系.

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？

（1）W＝Fd＝qEd

（2）W＝qU

即得：U＝Ed    或   E＝U／d

若A、B不在同一条电场线上：

如右图根据电势差的定义式，得

UAB=

用d表示A、B在场强方向上的距离AB′，则上式可写为：UAB =Ed

师生互动，得出总结结论：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。

师：上式是在匀强电场中推出的，它适用于非匀强电场吗？

生：思考、讨论后回答：不适用。因为在非匀强电场中，电荷从A移至B的过程中，受的电场力为变力，W电场不能写成Fs.

电场强度与电势差的关系：UAB =Ed

注：①只适用于匀强电场

②d：沿电场方向的距离

［问题］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？

生：在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上的电势差。

由，可得E的单位为V/m，即1 V/m=1 N/C。

［引导学生推导］1 V/m=1 N/C

1 V/m=

【典例分析】

例1 如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，则a、c连线中点b的电势为（    ）

A、等于35 V   B、大于35 V  C、小于35 V  D、等于15 V

解析：从电场线疏密可以看出由公式U=Ed可以判断，所以

答案：C

 例2如图所示,a、 b两点位于以负点电荷-Q(Q>0)为球心的球面上，c点在球面外，则(   )

A.a点的电场强度大小比b点的大

B.b点的电场强度大小比c点的小

C.a点的电势比b点的高

D.b点的电势比c点的低

解析：根据,a点的电场强度大小等于b点的电场强度大小，A错误;b点的电场强度大小比c点的电场强度大，B错误;a点的电势与b点的电势相等，C错误;b点比c点离-Q近，所以b点的电势比c点的电势低，D正确,故选D.

答案：D 

【课堂小结】