電勢與等勢面教案 公開課教學(xué)設(shè)計

電勢與等勢面教案2【教學(xué)目標(biāo)】1、知識目標(biāo)(1)知道什么是等勢面，理解在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功；(2)知道電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；(3)知道處于靜電平衡的導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面；(4)知道實(shí)際中常取地球或與地球相連的導(dǎo)體作為電勢的參考位置，認(rèn)為它們的電勢為零。2、能力目標(biāo)(1)等勢面圖與等高線圖作對比，培養(yǎng)類比能力；(2)培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力、邏輯思維、設(shè)計實(shí)驗的能力。3、德育目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生形成積極思維、善于推理的思維品質(zhì)，滲透物理美學(xué)教育?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】(1)等勢面的特點(diǎn)及幾種典型的等勢面的形狀；(2)理解電場線與等勢面垂直，理解在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】等勢面和電場線的關(guān)系?！窘虒W(xué)方法】類比法、講授法、推理歸納法?！窘叹邷?zhǔn)備】典型的等勢面的投影片、投影儀或多媒體課件?！菊n時安排】1課時【教學(xué)過程】一、導(dǎo)入新課上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了電勢差和電勢。電荷q在電場中由一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)時，電場上所做的功W與電荷量q的比值，叫做兩點(diǎn)間的電勢差。電勢差僅與電場中兩點(diǎn)的位置有關(guān)，故電勢差反映了電場本身的兩點(diǎn)的能的性質(zhì)。且電場中兩點(diǎn)間的電勢差，在數(shù)值上等于單位正電荷由一點(diǎn)移到另上點(diǎn)時電場力所做的功。電場中某點(diǎn)的電勢等于單位正電荷從該點(diǎn)移到零電勢點(diǎn)電場力所做的功。電勢也由電場本身的性質(zhì)決定，電勢的值與零勢點(diǎn)選取有關(guān)。電場中各點(diǎn)的場強(qiáng)不同，可形象而簡便地用電場線進(jìn)行描述。同樣，能否用形象而簡便的方法反映電場中各點(diǎn)電勢的分布情況呢？因電勢是標(biāo)量，電勢之值只有大小，無方向之分，所以不需要用帶方向的曲線。在地圖上常用等高線表示地形的高低，與此相似，我們可以把電場中各個電勢相等的點(diǎn)連起來，可能得到一個面，本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這方面的知識。二、新課教學(xué)1、等勢面在電場中常用等勢面來表示電勢的高低。電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫等勢面。等勢面不僅可形象描述電勢，而且每相鄰兩等勢面間距也可形象表示它們間的電勢差。2、幾種典型電場的等勢面(用CAI課件畫出幾種典型電場的等勢面)(1)點(diǎn)電荷電場中的等勢面，是以電荷為球心的一簇球面；下圖是點(diǎn)電荷電場中的等勢面及與等高線對比的示意圖。(2)等量異種點(diǎn)電荷電場中的等勢面，是兩簇對稱曲面；下圖是等量異種點(diǎn)電荷電場中的等勢面及與等高線對比的示意圖。(3)等量同種點(diǎn)電荷電場中的等勢面，也是兩簇對稱曲面；下圖是等量同種點(diǎn)電荷電場中的等勢面及與等高線對比的示意圖。(4)勻強(qiáng)電場中的等勢面，是垂直于電場線的一簇平面。電場線電場線等勢面3、等勢面的特點(diǎn)(1)同一等勢面上各點(diǎn)的電勢相等，在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。電荷從一個等勢面上的任一點(diǎn)移到另一個等勢面上的任一點(diǎn)，電勢能的變化量相同，電場力做的功相同。同一等勢面上，任意兩點(diǎn)間的電勢差為0，根據(jù)W＝qU＝0。所以，在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。注意：當(dāng)電荷由等勢面上的一點(diǎn)移到等勢面上的另一點(diǎn)時，電場力做的總功為0，但在這個過程中，電場力不一定不做功。一個等勢面上的任意點(diǎn)到另一等勢面上的任一點(diǎn)間的電勢差都相同，所以電荷從一個等勢面上的任一點(diǎn)移到另一個等勢面上的任一點(diǎn)，電場力做的功都相同，因而電勢能的變化量也相同。(2)等勢面一定和電場線垂直，且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。若等勢面與電場線不垂直，場強(qiáng)將有沿等勢面的分量，電荷在等勢面上移動時電場力就會做功，與前面的結(jié)論矛盾。所以，等勢面一定處處和電場線不垂直。又沿電場線的方向，電勢是逐漸降低的，所以，電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。實(shí)際中測量電勢比測定場強(qiáng)容易，所以常用等勢面研究電場。先測繪等勢面的形狀和分布，再根據(jù)電場線與等勢面相互垂直，繪出電場線的分布，就可以知道電場的情況了。設(shè)計電子儀器(如示波管、電子顯微鏡等)中電極的形狀、大小和相互位置時，都需要經(jīng)過實(shí)驗測繪出等勢面的形狀和分布，推知電極所產(chǎn)生的電場的情況，以便確定符合實(shí)際要求的設(shè)計方案。(3)在相鄰等勢面間電勢差值相同的情況下，等勢面密處場強(qiáng)大，等勢面疏處場強(qiáng)小。場強(qiáng)大的地方，沿場強(qiáng)方向單位長度上的電勢差值較大，所以，在相鄰等勢面間電勢差值相同的情況下，等勢面密處場強(qiáng)大，等勢面疏處場強(qiáng)小。(4)不同電勢的等勢面在空間不能相交，同一電勢的等勢面一般也不相交。兩個不同電勢的等勢面若相交，則交點(diǎn)處有兩個電勢，這與電勢是描述電場的性質(zhì)，同一點(diǎn)只有惟一確定的電勢相矛盾。所以。兩個不同電勢的等勢面不能相交。同一電勢的等勢面若相交，交點(diǎn)處將會有兩個垂線，即交點(diǎn)處將出現(xiàn)兩個場強(qiáng)的方向，這與電場中同一點(diǎn)只有惟一確定的場強(qiáng)矢量相矛盾。所以同一電勢的等勢面一般也不相交(電勢等于零的點(diǎn)除外)。4、靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的又一特點(diǎn)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體，其表面為一個等勢面。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，電荷僅分布在導(dǎo)體的外表面上。因內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，則在導(dǎo)體內(nèi)部任兩點(diǎn)間移動電荷都不做功，因而任兩點(diǎn)間的電勢差都為零，導(dǎo)體是個等勢體，導(dǎo)體表面是個等勢面。靜電平衡下的地球及與之相連的導(dǎo)體是等勢體。所以實(shí)際中常取地球或與之相連的導(dǎo)體的電勢為零。問題討論：(1)清楚了等勢面的分布及特點(diǎn)，你能不能根據(jù)等勢面畫出對應(yīng)的電場線？試著畫一畫看。參見幾種典型的等勢面分布圖及對應(yīng)的電場線的分布圖。(2)勻強(qiáng)電場的等勢面的特點(diǎn)。間距相等的平行平面。(3)在正的點(diǎn)電荷形成的電場中，放一原來不帶電的導(dǎo)體，達(dá)到靜電平衡后，用手接觸一下導(dǎo)體后拿開，再移走點(diǎn)電荷，導(dǎo)體帶什么電荷？與手接觸導(dǎo)體的哪一端有無關(guān)系？導(dǎo)體帶負(fù)電。與手接觸導(dǎo)體的哪一端無關(guān)。鞏固練習(xí)下列說法中正確的是()A．某勻強(qiáng)電場若用相鄰的兩個等勢面的電場差均相等的等勢面來表示，則這些等勢面一定是間隔相等的一系列平面B．凡是場強(qiáng)不為零的勻強(qiáng)電場，一定能夠用一些間隔相等、同一方向的平行電場線來描述C．某非勻強(qiáng)電場，它的電場線圖可能由間隔不等的同一方向的一些平行直線組成D．如果在某電場中各點(diǎn)的電場線都是方向相同、相互平行的直線，那么這個電場一定是勻強(qiáng)電場 答：ABD三、小結(jié)通過本節(jié)學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：1．知道在電場中電勢相同的點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面。2．介紹了幾種典型的等勢面的形狀。3．等勢面的特點(diǎn)(1)同一等勢面上各點(diǎn)的電勢相等，在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。電荷從一個等勢面上的任一點(diǎn)移到另一個等勢面上的任一點(diǎn)，電勢能的變化量相同，電場力做的功相同。(2)等勢面一定和電場線垂直，且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。(3)在相鄰等勢面間電勢差值相同的情況下，等勢面密處場強(qiáng)大，等勢面疏處場強(qiáng)小。(4)不同電勢的等勢面在空間不能相交，同一電勢的等勢面一般也不相交。4．研究了靜電平衡下導(dǎo)體的又一特點(diǎn)：整個導(dǎo)體是個等勢體，導(dǎo)體表面是個等勢面。四、作業(yè)P132練習(xí)五 (2)(3)【板書設(shè)計】 六等勢面1、等勢面電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫等勢面。2、幾種典型電場的等勢面(1)點(diǎn)電荷電場中的等勢面，是以電荷為球心的一簇球面；(2)等量異種點(diǎn)電荷電場中的等勢面，是兩簇對稱曲面；(3)等量同種點(diǎn)電荷電場中的等勢面，也是兩簇對稱曲面；(4)勻強(qiáng)電場中的等勢面，是垂直于電場線的一簇平面。3、等勢面的特點(diǎn)(1)同一等勢面上各點(diǎn)的電勢相等，在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。電荷從一個等勢面上的任一點(diǎn)移到另一個等勢面上的任一點(diǎn)，電勢能的變化量相同，電場力做的功相同。(2)等勢面一定和電場線垂直，且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。(3)在相鄰等勢面間電勢差值相同的情況下，等勢面密處場強(qiáng)大，等勢面疏處場強(qiáng)小。(4)不同電勢的等勢面在空間不能相交，同一電勢的等勢面一般也不相交。4、靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的又一特點(diǎn)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體，其表面為一個等勢面?！窘滩姆治觥康葎菝娴膬?nèi)容雖然不