《電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系》示范教案

1、第六節(jié)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系教學(xué)目標(biāo):(一知識與技能1、理解勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系U=Ed,并且能夠推導(dǎo)出這個關(guān)系式。2、會用關(guān)系式U=Ed進(jìn)行有關(guān)的計算。3、理解電勢與場強(qiáng)無直接的關(guān)系。(二過程與方法通過推導(dǎo)電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系,使學(xué)生的分析能力和推理能力得到進(jìn)一步培養(yǎng)(三情感、態(tài)度與價值觀通過從不同角度認(rèn)識電場強(qiáng)度與電勢、電勢差的關(guān)系,使學(xué)生在遇到具體問題時要注意分析,不要武斷地下結(jié)論,使學(xué)生養(yǎng)成多角度多方面看問題的學(xué)習(xí)品質(zhì)。教學(xué)重點U=Ed及其成立條件。教學(xué)難點電勢與場強(qiáng)無直接的關(guān)系;會用關(guān)系式U=Ed進(jìn)行有關(guān)的計算。教學(xué)方法分析歸納法。教學(xué)用具:多媒體輔助教學(xué)設(shè)備教學(xué)過程(

2、一引入新課提問你學(xué)過哪些描述電場性質(zhì)的物理量?學(xué)生答電場的兩大性質(zhì):力的性質(zhì),由電場強(qiáng)度描述,可用電場線形象表示;能的性質(zhì):由電勢、電勢差描述,可用等勢面形象表示。提問等勢面有哪些特點?學(xué)生答等勢面的特點:沿等勢面移動電荷電場力不做功;等勢面與電場線垂直,且電場線從高電勢指向低電勢;任兩個等勢面不相交。過渡既然場強(qiáng)、電勢、電勢差都描述電場的性質(zhì),它們之間一定存在關(guān)系、什么關(guān)系呢?下面我們就來推導(dǎo)它們間的關(guān)系。(二進(jìn)行新課1、電場強(qiáng)度與電勢的關(guān)系教師:場強(qiáng)與電勢差也無直接關(guān)系嗎?如何進(jìn)行討論呢?學(xué)生思考后分析可仍從電場的等勢面和電場線的分布圖討論:等勢面上,每相鄰兩個等勢面間距表示它們間的電勢差

3、,故可用等勢面的疏密來表示電勢差.由圖知,電場線密處,等勢面也密,即場強(qiáng)大處,電勢差也大.教師:場強(qiáng)與電勢差有何定量關(guān)系?引導(dǎo)學(xué)生討論在勻強(qiáng)電場中它們間的關(guān)系.右圖是一個勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E ,A 、B 是沿電場方向上的兩點,其電勢差為U ,A 、B 之間相距為 d 。現(xiàn)將一個電量為q 的電荷由A 移到B ,你可以用幾種方法計算電場力所做的功?(1W =Fd =qEd(2W =qU即得:U =Ed 或 E =U /d若A 、B 不在同一條電場線上: 如右圖根據(jù)電勢差的定義式,得U AB =B A E qB A qE q W AB '='= 用d 表示A 、B 在場強(qiáng)方向上的距

4、離AB ,則上式可寫為:U AB =Ed師生互動,得出總結(jié)結(jié)論:勻強(qiáng)電場中兩點間 的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點沿電場方向的距離的乘積。教師:上式是在勻強(qiáng)電場中推出的,它適用于非勻強(qiáng)電場嗎?學(xué)生:思考、討論后回答:不適用。因為在非勻強(qiáng)電場中,電荷從A 移至B 的過程中,受的電場力為變力,W 電場不能寫成Fs .電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系:U AB =Ed注:只適用于勻強(qiáng)電場d :沿電場方向的距離問題由U AB =Ed ,得到:dU E AB =,這個式子表示什么含義?從式子中可看出E 的單位是什么? 學(xué)生答在勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上的電勢差。 由dU E AB =,可得

5、E 的單位為V/m ,即1 V/m=1 N/C 。 引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)1 V/m=1 N/C1 V/m=CN 1m C J 1m s A J 1= (三實例探究:【例1】如圖,在勻強(qiáng)電場中的M 、N 兩點距離為2 cm ,兩點間的電勢差為5 V ,M 、N 連線與場強(qiáng)方向成60°角,則此電場的電場強(qiáng)度多大? 解:根據(jù)dU E MN =,得 5.0102560cos 2=- MN U E MN =500 V/m. 【例2】如圖所示,在場強(qiáng)為E =4.0×103 N/C 的勻強(qiáng)電場中有相距5.cm 的A 、B 兩點,兩點連線與電場強(qiáng)度成30°角。求A 、B 兩點間的電勢差。

6、解析:A 、B 連線不沿電場方向,不能直接用公式U AB =Ed計算A 、B 兩點間的電勢差。根據(jù)勻強(qiáng)電場的等勢面是與場強(qiáng)方向垂直的平面這一性質(zhì),可過B 點作一等勢面,在等勢面上找一點B ',使A 、B '的連線沿場強(qiáng)方向,求B A U '即可.解:過B 點作一垂直于電場線的平面即等勢面,過A 點作電場線的平行線,二者交于B '點,如圖,顯然B A AB BB U U '='=, 2305.0100.430cos 3='= AB E B A E U AB N/C=1.7×102 N/C 【例3】圖中,A 、B 、C 三點都在勻強(qiáng)

7、電場中,已知AC BC ,ABC =60°,BC =20 cm.把一個電量q =10-5C 的正電荷從A 移到B ,靜電力做功為零;從B 移到C ,靜電力做功為31073.1-J ,則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向是 A.865 V/m ,垂直AC 向左B.865 V/m ,垂直AC 向右C.1000 V/m ,垂直AB 斜向上D.1000 V/m ,垂直A B 斜向下解析:把電荷q 從A 移到B 電場力不做功,說明A 、B 兩點在同一等勢面上。因該電場為勻強(qiáng)電場,等勢面應(yīng)為平面,故圖中直線AB 即為等勢線,電場方向應(yīng)垂直于等勢面,可見,選項A 、B 不正確。53101073.1-=q W U BC BC V=-173 V ,B 點電勢比C 點低173 V ,因電場線指向電勢降低的方向,所以場強(qiáng)方向必垂直于AB 斜向下。場強(qiáng)大小60sin BC U d U E CB CB =232.0173V/m=1000V/m 。故:選項D 正確。(四課堂總結(jié):一、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 :U=E