高一物理 必修三《電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度》 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)

1、10.3 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系華中師范大學(xué)龍崗附屬中學(xué) 王宇辰教材分析本節(jié)內(nèi)容選自新人教版必修第三冊(cè)第十章第3節(jié)，新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)課的要求是“知道勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系”。電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度是本章重要的物理概念，因?yàn)樗鼈兎謩e描述了電場(chǎng)的兩大性質(zhì)：能的性質(zhì)和力的性質(zhì)。因此，本節(jié)內(nèi)容起到橋梁、紐帶的作用，將電場(chǎng)的兩大性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)。本節(jié)課通過(guò)分析推理，導(dǎo)出勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式，通過(guò)分析尋找物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探究精神，幫助學(xué)生更好的理解電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度兩個(gè)物理概念學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差這兩個(gè)物理量，也以勻強(qiáng)電場(chǎng)為特例討論了靜電力做功的特點(diǎn)，引出

2、電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差等概念，這些都為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)高中一年的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的推理能力、觀察能力和歸納總結(jié)能力，在本節(jié)課中，學(xué)生能夠?qū)С鰟驈?qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。另外，高中學(xué)生具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，教學(xué)上可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和主動(dòng)性，發(fā)揮教師的主導(dǎo)和學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)目標(biāo)物理觀念進(jìn)一步理解電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差的概念；知道電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位“伏每米”的物理意義?？茖W(xué)思維1、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系的理論推導(dǎo)，提升學(xué)生物理模型建構(gòu)能力和推理能力；2、運(yùn)用類比的思維方式，深化理解電勢(shì)差、等勢(shì)面等抽象概念；3、合作共建，課堂小結(jié)，培

3、養(yǎng)學(xué)生分析綜合、歸納總結(jié)的能力?？茖W(xué)探究經(jīng)歷探究勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的定量關(guān)系的過(guò)程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，提高科學(xué)探究能力；通過(guò)例題探究，提升學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任例題講解融入物理學(xué)史，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的曲折、艱辛和樂(lè)趣，增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的理解，感知科學(xué)的價(jià)值和科學(xué)的精神；回歸生活，引入“跨步電壓”設(shè)置問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng)中 UAB Ed 的推導(dǎo)，此關(guān)系式體現(xiàn)了電場(chǎng)兩個(gè)核心概念之間的聯(lián)系。教學(xué)難點(diǎn)1、電場(chǎng)強(qiáng)度新的物理意義；2、電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)方向單位距離上降低的電勢(shì)，空間變

4、化率概念的滲透。教學(xué)流程實(shí)驗(yàn)探究引入新課實(shí)驗(yàn)探究引入新課理論探究構(gòu)建新知知識(shí)歸納加深理解例題討論深化應(yīng)用重溫經(jīng)典感知科學(xué)合作共建課堂小結(jié)合作共建課堂小結(jié)回歸生活提升能力教學(xué)過(guò)程實(shí)驗(yàn)探究，引入新課1、演示實(shí)驗(yàn)：向?qū)W生介紹如圖所示的裝置，感應(yīng)起電機(jī)、兩塊圓形金屬板、用錫紙包裹的小球、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線若干。轉(zhuǎn)動(dòng)感應(yīng)起電機(jī)，讓錫紙包裹的小球接觸感應(yīng)起電機(jī)的放電小球，使小球帶電，然后用導(dǎo)線將圓形金屬板與起電機(jī)相連，將帶電小球懸掛在兩塊圓形金屬板之間，轉(zhuǎn)動(dòng)感應(yīng)起電機(jī)，觀察小球運(yùn)動(dòng)情況。2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：感應(yīng)起電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起電過(guò)程中小球會(huì)偏轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)速越大，小球偏角越大。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：兩極板上的電荷越多，電勢(shì)差越大，極板

5、間場(chǎng)強(qiáng)越大；電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電勢(shì)差正相關(guān)。理論探究，構(gòu)建新知1、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，設(shè)A、B為電場(chǎng)線方向上的兩點(diǎn)，它們間的距離為d。將一正電荷q沿電場(chǎng)線方向由A移動(dòng)到B。2、理論探究3、得出結(jié)論：勻強(qiáng)電場(chǎng)中，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離的乘積。4、思考與討論：如圖所示，如果A、B兩點(diǎn)不在電場(chǎng)線上，以上結(jié)論還成立嗎？注意：d一定是兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離！知識(shí)歸納，加深理解1）由U=Ed變形得E=U/d,場(chǎng)強(qiáng)的單位可以寫作什么？ V/m2）如何證明電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)單位是一致的？1V/m=1J/(Cm)=1N/C3）由U=Ed變形得E=U/d,有什么新的含義？ 電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)

6、值上等于沿電場(chǎng)方向單位距離上降低的電勢(shì)。4）如何由E=U/d解釋電場(chǎng)線密的地方，等差等勢(shì)面也密？每相鄰兩條等勢(shì)線間的電勢(shì)差是相等的5）類比a=v/t，加速度描述的是速度隨時(shí)間的變化快慢，加速度是速度對(duì)時(shí)間的變化率。則E=U/d可以怎么理解？E=U/d=/x，電場(chǎng)強(qiáng)度描述的是電勢(shì)隨空間位置變化的快慢，電場(chǎng)強(qiáng)度是電勢(shì)對(duì)空間位置的變化率。6）電場(chǎng)強(qiáng)度方向的再理解如圖，圖中虛線為等勢(shì)線，B、C、D三點(diǎn)位于同一等勢(shì)線上。問(wèn)題1：比較A與B、A與C、A與D間電勢(shì)差的大小UAB_=_UAC_=_UAD。問(wèn)題2：電勢(shì)沿AB、AC、AD三條線哪一個(gè)降落最快？_AB_。問(wèn)題3：電勢(shì)降落最快的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是

7、什么關(guān)系？電場(chǎng)強(qiáng)度方向指向電勢(shì)降落最快的方向7）等勢(shì)線與等高線的再類比例題討論，深化應(yīng)用1、例題剖析：如圖所示，真空中平行金屬板M、N之間的距離d為0.04 m，有個(gè)210-15 kg的帶電粒子位于M板旁，粒子的電荷量為810-15 C，給兩金屬板加200 V直流電壓。求帶電粒子所受的靜電力的大小。解析：求帶電粒子從M板由靜止開始運(yùn)動(dòng)到N板時(shí)的速度大小。(3)如果兩金屬板距離增大為原來(lái)的2倍，其他條件不變，則上述問(wèn)題(1)(2)的答案又如何？當(dāng)d2d 時(shí)，EU/ dE/2， FEqF/2，aF/ma/2，則只要加速電壓U是一定的，帶電粒子加速后所獲得的動(dòng)能就是一定的。2、拓展延申：上述例題中，

8、M、N 是兩塊平行金屬板，兩板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)。如果 M、N 是其他形狀，中間的電場(chǎng)不再均勻，例題中的三個(gè)問(wèn)題還有確定答案嗎？為什么？解析：由于是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，故靜電力就沒(méi)有確定答案；由于靜電力是變力，故牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解就不太方便。但動(dòng)能定理可以，由于靜電力做功W=qU只與兩板間的電壓有關(guān)，故速度答案不變。重溫經(jīng)典，感知科學(xué)1、例題剖析：如圖是密立根油滴實(shí)驗(yàn)的示意圖。油滴從噴霧器的噴嘴噴出，落到圖中兩極板之間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。油滴由于摩擦而帶電，調(diào)節(jié)兩極板之間的電壓，當(dāng)極板間電壓為U時(shí)，恰好使某個(gè)油滴懸浮。若測(cè)得懸浮油滴的質(zhì)量為m，兩極板之間的距離為d，重力加速度為g，求：（1）懸浮油滴帶什么電荷

9、；（2）懸浮油滴的電荷量大小。解析：（1）油滴受重力和電場(chǎng)力而平衡，電場(chǎng)力向上，場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，故油滴帶負(fù)電荷。（2）2、物理學(xué)史： 密立根發(fā)現(xiàn)所有油滴所帶的電荷量都等于某個(gè)電荷量的整數(shù)倍，該電荷量為元電荷，因此他獲得了1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 這樣的設(shè)計(jì)在提升學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力的同時(shí)，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的曲折、艱辛和樂(lè)趣，生成科學(xué)探究的能力，增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的理解，感知科學(xué)的價(jià)值和科學(xué)的精神?；貧w生活，提升能力安全用電嘗試中，有一個(gè)涉及“跨步電壓”現(xiàn)象的問(wèn)題。什么是“跨步電壓”？如果遇到地面漏電，應(yīng)該如何避免“跨步電壓”？解析：跨步電壓指電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，在接地電流入地點(diǎn)周圍電位分布區(qū)行走的人，其兩腳之間的電壓。根據(jù)U=Ed可知，在特定范圍內(nèi)，E沒(méi)有辦法減小，可以通過(guò)減小d來(lái)減小電勢(shì)差U。合作共建，課堂小結(jié)創(chuàng)設(shè)情境提出問(wèn)題創(chuàng)設(shè)情境提出問(wèn)題科學(xué)探究建立概念歸納總結(jié)明確內(nèi)涵實(shí)驗(yàn)觀察總結(jié)規(guī)律合作共建課堂小結(jié)第第3節(jié) 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)探究電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電勢(shì)差正相關(guān)二、理論探究 注意：d一定是兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離！電勢(shì)的差值與