2020屆高中物理 第6節(jié) 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、第6節(jié) 電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系 學(xué)案 【預(yù)習(xí)目標(biāo)】 （一）、知識與技能 1. 定性掌握電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系。 2. 定量掌握勻強(qiáng)場中電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系。 （二）、過程與方法 1．看前面知識結(jié)構(gòu)圖：復(fù)習(xí)鞏固舊知識 引出新課通過知識網(wǎng)絡(luò)圖，更加牢固地掌握的已學(xué)知識更加牢固。 2．通過對電場力做功的兩種不同方式的比較推導(dǎo)得出電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 3．看圖探討得出一些常見結(jié)論（師生互動(dòng)、探討） 【預(yù)習(xí)內(nèi)容】 一、[復(fù)習(xí)舊課] 1.電場的兩大性質(zhì)： ①力的性質(zhì)： 。 ②能的性質(zhì)：電場可用

2、 形象表示 還可用 形象表示 2.看知識結(jié)構(gòu)圖：復(fù)習(xí)鞏固舊知識 二、[學(xué)習(xí)新課]： 1．電場力的性質(zhì)：力和能是貫穿物理學(xué)的兩條主線，空間只要有電荷的存在，在它的周圍就存在 （E是客觀存在而又看不見摸不著的），電場有最基本的特性： ?？梢酝ㄟ^電荷的受力去研究電場。 2．電場能的性質(zhì)：電場力移動(dòng)電荷對電荷做功。會(huì)導(dǎo)致電勢能發(fā)生轉(zhuǎn)化（因?yàn)楣κ悄芰哭D(zhuǎn)化的量度）做功的多少?zèng)Q定了能量轉(zhuǎn)化的數(shù)量。 3、推導(dǎo)電場強(qiáng)度和電勢差的關(guān)系 問題

3、一：若沿場強(qiáng)方向移動(dòng)電荷 如圖：表示某一勻強(qiáng)電場的等勢面和電場線。沿場強(qiáng)方向把正電荷q由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn) ，設(shè)A、B兩點(diǎn)間的距離為d，電勢差為U，場強(qiáng)為E。則電場力所做的功： A B E 從力的角度： Ｗ= = ① 從能的角度： Ｗ= ② 由 ① ② 兩式得: U = 　 結(jié)論：在勻強(qiáng)電場中，沿場強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢差等于 4、表達(dá)式：U = 或：E = （d為 ） 在勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)在

4、數(shù)值上等于 5、注意：U = Ed和E = U/d的適用條件是： 6、單位關(guān)系：1V/m =1N/C 問題二：若不是沿場強(qiáng)方向移動(dòng)電荷？ A B E α L B＇ 如圖，在勻強(qiáng)電場E中，有相距為L的A、B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)連線與場強(qiáng)方向成α角。則A、B兩點(diǎn)間的電勢差為U = EL，對不對？ [解析] ：（試著推導(dǎo)） 5、電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系的３種說法 （1）在勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于 ． UAB = E d （2）在勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度的大小等于 E = UAB／d （

5、3）電場強(qiáng)度在數(shù)值上＝沿電場方向每單位距離上降低的電勢． 看圖討論：得出一些結(jié)論 （互動(dòng)、探討） 問題三：電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB跟移動(dòng)電荷的路徑有關(guān)嗎？ [說明]電場中兩點(diǎn)間的電勢差， 類同于重力場中兩點(diǎn)間的高度差： 高度差Δh 跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)，　只與A、B的位置有關(guān) 6、電勢差UAB 跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，只與A、B的位置有關(guān)。 問題四： 單位長度內(nèi)，沿AB、 ABˊ 兩個(gè)方向，哪個(gè)電勢降落的快？ 7、場強(qiáng)E的方向是 降落最快的方向。 應(yīng)用：在勻強(qiáng)電場中，兩條平行線段上相等距離的兩點(diǎn)間的電勢差 。 問題五

6、：非勻強(qiáng)電場中，等差等勢面之間的距離相等嗎？ 如點(diǎn)電荷的電場中的等勢面 8、結(jié)論：等差等勢面密處場強(qiáng) ，等勢面疏處場強(qiáng) 。 請定性地畫出電勢差相等的二個(gè)等勢面。哪兩個(gè)等勢面是否在相鄰等勢面的中間? 提出疑惑： 課內(nèi)探究學(xué)案： 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1. 定性掌握電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系。 2. 定量掌握勻強(qiáng)場中電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系。 【學(xué)習(xí)過程】 1．電場力的性質(zhì)：力和能是貫穿物理學(xué)的兩條主線，空間只要有電荷的存在，在它的周圍就存在 （E是客觀存在而又看不見摸不著的），電場有最基本的特性：

7、 ?？梢酝ㄟ^電荷的受力去研究電場。 2．電場能的性質(zhì)：電場力移動(dòng)電荷對電荷做功。會(huì)導(dǎo)致電勢能發(fā)生轉(zhuǎn)化（因?yàn)楣κ悄芰哭D(zhuǎn)化的量度）做功的多少?zèng)Q定了能量轉(zhuǎn)化的數(shù)量。 3、推導(dǎo)電場強(qiáng)度和電勢差的關(guān)系 問題一：若沿場強(qiáng)方向移動(dòng)電荷 如圖：表示某一勻強(qiáng)電場的等勢面和電場線。沿場強(qiáng)方向把正電荷q由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn) ，設(shè)A、B兩點(diǎn)間的距離為d，電勢差為U，場強(qiáng)為E。則電場力所做的功： A B E 從力的角度： Ｗ= = ① 從能的角度： Ｗ= ② 由 ① ② 兩式得: U =

8、 　 結(jié)論：在勻強(qiáng)電場中，沿場強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢差等于 4、表達(dá)式：U = 或：E = （d為 ） 在勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)在數(shù)值上等于 5、注意：U = Ed和E = U/d的適用條件是： 6、單位關(guān)系：1V/m =1N/C 問題二：若不是沿場強(qiáng)方向移動(dòng)電荷？ A B E α L B＇ 如圖，在勻強(qiáng)電場E中，有相距為L的A、B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)連線與場強(qiáng)方向成α角。則A、B兩點(diǎn)間的電勢差為U = EL，對不對？ [解析] ：（試著推導(dǎo)）

9、 5、電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系的３種說法 （1）在勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于 ． UAB = E d （2）在勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度的大小等于 E = UAB／d （3）電場強(qiáng)度在數(shù)值上＝沿電場方向每單位距離上降低的電勢． 看圖討論：得出一些結(jié)論 （互動(dòng)、探討） 問題三：電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB跟移動(dòng)電荷的路徑有關(guān)嗎？ [說明]電場中兩點(diǎn)間的電勢差， 類同于重力場中兩點(diǎn)間的高度差： 高度差Δh 跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)，　只與A、B的位置有關(guān) 6、電勢差UAB 跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，只與

10、A、B的位置有關(guān)。 問題四： 單位長度內(nèi)，沿AB、 ABˊ 兩個(gè)方向，哪個(gè)電勢降落的快？ 7、場強(qiáng)E的方向是 降落最快的方向。 應(yīng)用：在勻強(qiáng)電場中，兩條平行線段上相等距離的兩點(diǎn)間的電勢差 。 問題五：非勻強(qiáng)電場中，等差等勢面之間的距離相等嗎？ 如點(diǎn)電荷的電場中的等勢面 8、結(jié)論：等差等勢面密處場強(qiáng) ，等勢面疏處場強(qiáng) 。 請定性地畫出電勢差相等的二個(gè)等勢面。哪兩個(gè)等勢面是否在相鄰等勢面的中間? 【反思總結(jié)】 討論電勢差和電場強(qiáng)度方向的關(guān)系時(shí)，為了便于學(xué)生接受，可以以生活實(shí)例讓學(xué)生加強(qiáng)理解；在介紹平行板電容器實(shí)驗(yàn)

11、裝置時(shí)，應(yīng)講清靜電計(jì)張角的大小為什么能夠表示電容器兩極板之間的電壓大小；關(guān)于恒定電場，學(xué)生知道這些就足夠了，不必分析導(dǎo)體內(nèi)電荷分布的具體情況，也不必分析電荷分布達(dá)到平衡的過程。 【當(dāng)堂檢測：】 1．下列說法正確的是 （ ） A．由公式U = Ed 得，在電場中兩點(diǎn)間電勢差等于場強(qiáng)與兩點(diǎn)間距離的乘積 B．由公式E = U/d得，在勻強(qiáng)電場中沿電場線方向上兩點(diǎn)間距離越大，電場強(qiáng)度就越小 C．在勻強(qiáng)電場中，任兩點(diǎn)間電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積 D．公式U = Ed只適用勻強(qiáng)電場 a b c 2、如圖，a、b、c是一條電場線上的三個(gè)點(diǎn)，電場線的方向由a到c, a、b間

12、的距離等于b、c間的距離。用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點(diǎn)的電勢和場強(qiáng)。下列哪個(gè)正確？ （ ） A.φa＞φb＞φc B. Ea＞Eb＞Ec C.φa－φb=φb－φc D. Ea=Eb=Ec 3、在電場強(qiáng)度為600 N/C的勻強(qiáng)電場中，A、B兩點(diǎn)相距5 cm，若A、B兩點(diǎn)連線是沿著電場方向時(shí)，則A、B兩點(diǎn)的電勢差是_____ V。若A、B兩點(diǎn)連線與電場方向成60°時(shí)， 則A、B兩點(diǎn)的電勢差是________V；若A、B兩點(diǎn)連線與電場方向垂直時(shí)，則A、B兩點(diǎn)的電勢差是_______V。 【課后練習(xí)與提高】 [練習(xí)1] 以下說法正確的是： A、 勻強(qiáng)電場中各處的場強(qiáng)相等，電勢也相等；( ) B、 場強(qiáng)為零的區(qū)域中，電勢處處相同； C、 沿電場線方向電場強(qiáng)度一定越來越??； D、 電勢降低的方向就是電場線的方向。 [練習(xí)2] 圖中實(shí)線表示電場線，虛線表示等勢面，過a.b兩點(diǎn)的等勢面的電勢分別為40V、20V，那么ab連線的中點(diǎn)的電勢值為（?。? 　A 等于30V B 大于30V C 小于30V D 無法確定 第6節(jié) 電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系 學(xué)案 鞏固練習(xí)答案：1.D 2.B 課堂練習(xí)答案：1.B 2.C