人教版 (新课标)选修36 导体的电阻教案设计

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总 课 题
电场
总 课 时
1
第 课时
课 题
等势面 电势差与电场强度的关系
课 型
新 授
教学目标
1．知识目标：
1）知道什么是等势面，理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
2）知道电场力跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
3）知道处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面。
4）知道实际中常取地球或与地球相连的导体作为等势的参考位置，认为它们的电势为零。
5）理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系．对于公式要知道推导过程．
6）能够熟练应用电势差与电场强度的关系解决有关问题．
2．能力目标：培养学生对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力等等
3．德育目标 ：利用等势面图像的对称美，形态美给学生以美的享受、美的愉悦；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，体会自然科学探究中的逻辑美．
教学重点
知道什么是等势面，理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功
教学难点
知道处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面。
电势与场强无直接关系
教学方法
启发式综合教学法
教学过程
教 学 内 容
复备记录
一．复习引入
提出问题1：在点电荷形成电场中有A、B、C三点，若将单位正电荷由A点移动到C点做功为WAC ；把单位正电荷由B点移动到C点做功为WBC ，如果WAC=WBC ，则A、B两点有什么关系？单位正电荷从A点移动到B点时，电场力做功情况怎样？
学生分析 ，教师总结：A、B两点的电势相同．单位正电荷从A点移动到B点时，电场力不做功．
二．新课教学
1．等势面
1）概念：教师讲解：一般说来，电场中各点的电势不同，但电场中也有许多点的电势相等．我们把电场中电势相等的点构成的面叫等势面．
2）意义：等势面是为了形象的描述电场中各点电势的分布情况而引入的。
等势点连接成等势线，等势线又组成等势面，在这里点出：点──线──面，让学生有这一理解过程，同时类比地理上的等高线、等高面，发挥空间想象力
下面，我们从几个方面认识等势面：
3）等势面的性质
请同学们在回忆刚才所学等势面定义的基础上回答问题：等势面上两点间的电势差是多少？沿等势面移动电荷时，电场力做功情况如何？
（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功．
分析：因为等势面上各点电势相等，电荷在同一等势面上各点具有相同的电势能，所以在同一等势面上移动电荷电势能不变，即电场力不做功．
提出问题：由电场力做功的定义式：W=E·q·s·csα，电荷在电场中怎样移动时，电场力对电荷不做功？
（2）等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直．
分析：假如不是这样，场强就有一个沿着等势面的分量，这样在等势面上移动电荷时电场力就要做功．但这是不可能的，因为在等势面上各点电势相等，沿着等势面移动电荷时电场力是不做功的．所以场强一定跟等势面垂直．
提出问题：在各种不同的电场中，我们发现它们的等势面有一个共同的特点，就是任意两个电势不同的等势面都没有相交，那么，请同学们思考：是不是所有电场中的等势都符合这个特点呢？
（3）任意两个电势不等的等势面不能相交。
不会相交，否则的话，交点处会出现两个电势值
（4）等势面的排布：沿着电场线方向电势越来越低．可见，电场线不但跟等势面垂直，而且是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面．对比书中的图片，类比等高线与等势面．
*等势面密的地方，电场线密
可以用等势面的疏密来表示电场的强弱
4）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，它的表面是一个等势面．
分析：因为导体在静电平衡状态时内部场强处处为零，在导体的任意两点间移动电荷时电场力所做的功为零，因此导体内部各点电势相等．
推论：地球是一个大导体，处于静电平衡状态的地球以及与它相连的导体是等势体．实际上常取地球和与地球连接的导体作为电势的参考位置，认为它们的电势为零．
*等势面密的地方，电场线密；等势面疏的地方，电场线疏
可以用等势面的疏密来表示电场的强弱
5）几种典型场的等势面．
提问：请同学们根据等势面的概念想象点电荷形成的电场中等势面会是什么形状？引导学生思考：从无穷远往点电荷处搬运电荷做功相同的点应分布以点电荷为球心的同心球面上。由此得出点电荷形成电场的等势面的形状
引导学生共同观察课本上的图。并形象地与等高线相类比。在此基础上，与同学们共同观察课本图得出两个点电荷形成的电场及匀强电场中等势面的形状和特点。
由于实际中测定电势比测定电场要容易的多，因此常用等势面来研究电场，即先描绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面之间的关系描绘出电场线的分布．
2．电场强度与电势差的关系
讲解：场强是跟电场对电荷的作用力相联系的，电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的．那么场强与电势差有什么关系呢？我们以匀强电场场为例来研究．
推导：
问题1：如图所示匀强电场E中，正电荷q在电场力作用下从A点沿电场方向移动到B点，已知A B两点之间的距离为d，分析电场强度E与电势差之间有什么关系？
AB间距离为d，电势差为UAB，场强为E．把正电荷q从A点移到B时，电场力所做的功为WAB．利用电势差和功的关系WAB=qUAB，这个功又可求得为WAB=qEd，比较这两个式子，可得，即：UAB=Ed
这就是说，在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势场等于场强和这两点间距离的乘积．如果不是沿场强方向的呢？
AD两点间电势差仍为 U，设AD间距离s，与AB夹角α，将正电荷从A移动到D，受电场力方向水平向右，与位移夹角α，故电场力做功为W=qEscsα=qEd=qU所以，利用电势差和功的关系，比较这两个式子可得．d为AB两点间距离，也是AB所在等势面间距离或者可以说是AD两点间距离s在场强方向的投影．
2．关于公式说明
1）U为两点间电压，E为场强，d为两点等势面间距离或者为两点间距离在场强方向的投影．（沿电势降落最快的方向的投影）
2）由UAB=Ed，得E=UAB/d，可得场强的另一个单位：伏／米
所以场强的两个单位伏／米，牛／库是相等的．注：此公式只适用于匀强电场
3．场强与电势无直接关系
1）场强大，电势不一定大；电势大，场强不一定大
2）场强为零，电势不一定为零；电势为零，场强不一定为零
三．小结
1．等势面的概念与意义
2．等势面的性质
3．几种典型场的等势面
4．电场强度与电势差的关系
四．作业
书本练习、作业纸
五．板书设计
概念
在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功
性质 等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直
等 任意两个电势不等的等势面不能相交
势 电场线由高电势点指向低电势点
面 处于静电平衡状态的导体是一个等势体，它的表面是一个等势面
几种典型场的等势面
推导
电势差与场强的关系 关于公式说明
场强与电势无直接关系
教学反思