電勢差與電場強度的關(guān)系 教學設(shè)計課件（共16張PPT） - 高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

電勢差與電場強度的關(guān)系教學目標：1.物理觀念方面：知道靜電場是力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的統(tǒng)一，進一步完善對靜電場的認識。具體表現(xiàn)為：1）理解并掌握勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系式U=Ed及其變形式E=U/d；2）理解并解釋電場線密的地方也是等差等勢線密的地方；3）知道電場強度另一個單位“伏每米”的物理意義；4）知道電場強度方向是指向電勢降落最快的方向。體現(xiàn)深度學習、核心素養(yǎng)導向呼應(yīng)單元學習目標，描述課時學習目標2.科學思維方面：訓練學生的科學思維能力，滲透物理思想與方法。具體表現(xiàn)為：1）物理解決問題時通常遵循由表象到本質(zhì)，從簡單到復雜，從特殊到一般的思維方式；2）物理學習過程中多種方法的運用，如類比法、微元法、抽象問題形象化的方法等。教學目標：3．科學探究方面：讓學生親自經(jīng)歷勻強電場中電勢差與電場強度間關(guān)系的理論探究全過程。從探究思路的確定，到具體的計算推導，到結(jié)論的形成及推廣，再到變形式的物理含義的理解。理論探究方式是實驗探究的重要補充。4.科學態(tài)度與責任方面：訓練學生以可靠的事實為依據(jù)，實事求是，嚴謹認真的學習態(tài)度。教學目標：教學流程：1.引入：電勢差與電場強度存在怎樣的定量關(guān)系？2.理論探究勻強電場中電勢差與電場強度之間的關(guān)系3.進一步探究任意電場中的電勢差與電場強度之間的關(guān)系4．討論變形式E=U/d的含義及應(yīng)用5．等勢線和等高線的再類比6.教材例題的處理與討論7.新課小結(jié)深度學習深度學習深度學習教學過程：環(huán)節(jié)1.新課引入：通過觀察提出問題——電勢差和電場強度這兩個物理量之間存在怎樣的定量關(guān)系？

教師活動：引導學生回顧電場線和等勢線的概念，展示帶電導體周圍的電場線和等勢線的空間分布剖面圖，引導學生觀察并提出問題：電場線的疏密和等差等勢線的疏密存在怎樣的對應(yīng)關(guān)系？這種對應(yīng)關(guān)系揭示了哪兩個物理量之間存在對應(yīng)關(guān)系？提出本節(jié)課要探究的問題——電勢差和電場強度之間存在怎樣的定量關(guān)系？

學生活動：觀察，思考并回答老師問題——電場線密的地方等差等勢線也密，電場線的疏密和等差等勢線之間的對應(yīng)關(guān)系揭示了電場強度和電勢差之間存在對應(yīng)關(guān)系。

設(shè)計意圖：鼓勵學生從觀察中發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)學生學習新知識的愿望，幫助學生養(yǎng)成透過物理表象研究問題本質(zhì)的思維習慣。教學過程：環(huán)節(jié)2.定量探究勻強電場中電勢差與電場強度之間的定量關(guān)系。教師活動：探究思路的確定物理學方法勻強電場實驗探究理論分析WAB~Fq功定義式UAB~E（情景）不方便UAB+q教學過程：學生活動：進行具體的推導.即：勻強電場中，兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿電場方向的距離的乘積。教學過程：教師活動：引導學生對公式UAB=Ed進行一定的討論。如圖所示，勻強電場中的A、B兩點不在同一條電場線上，設(shè)它們之間的距離為l，它們之間沿電場方向的距離為d，則以上結(jié)論UAB=Ed還成立嗎？請同學們嘗試進行論證。

學生活動：推導并得出結(jié)論，UAB=Ed仍然成立。同時認識到公式中d的含義，d一定是兩點沿電場方向的距離，而不是兩點之間的距離。設(shè)計意圖：教學中不是直接告訴學生怎么探究，而是嘗試從物理學思想方法上引導學生確定探究思路。同時通過創(chuàng)設(shè)問題情景，讓學生在具體的問題情景中進行探究，給學生的探究鋪平道路。讓學生親自經(jīng)歷探究過程，探究由特殊到一般，逐步深入，讓學生在探究中理解關(guān)系式中d的含義。教學過程：環(huán)節(jié)3.進一步探究非勻強電場中電勢差與電場強度之間的關(guān)系。教師活動：提出問題：如果不是勻強電場，從勻強電場得到的關(guān)系U=Ed是否可以推廣到任意電場？啟發(fā)學生運用微元法的思想可以做怎樣簡單的處理？學生活動：思考、討論、交流并找到解決問題的辦法：可以畫出由A到B的一系列等勢線，如果等勢線畫的足夠多，任意相鄰的兩個等勢線間的電場可以視為勻強電場，因此這兩個相距很近的等勢線間的電勢差就可以按照勻強電場寫成Ed。將各處的Ed求和就得到A、B兩點間的電勢差。設(shè)計意圖：微元法的運用，訓練學生的高階思維能力，指向深度學習。同時讓學生加深對公式U=Ed成立條件的理解，也為后面運用其變形式解釋電場線密的地方等差等勢線也密打下基礎(chǔ)。教學過程：環(huán)節(jié)4.討論變形式E=U/d的含義及應(yīng)用.教師活動：通過設(shè)置問題串的方式啟發(fā)學生進行深度學習。問題1：由勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系式變形得E=U/d，由變形式可以得到電場強度的單位可以是什么？

問題2：前面學習了電場強度的單位為牛頓/庫倫，如何證明這兩個單位是相同的？問題3：變形式有什么樣的物理意義？問題4：在非勻強電場中的每個局部，可以近似視為勻強電場。運用變形式E=U/d怎樣解釋這節(jié)課一開始所提到的問題——電場線密的地方等勢線也密？問題5：提出問題：類比a=Δv/Δt，加速度描述的是速度隨時間變化的快慢，加速度是速度對時間的變化率。則E=U/d可以怎么理解？啟發(fā)學生運用類比學習，加深對變化率這個大概念的理解。問題6：創(chuàng)設(shè)問題情景，啟發(fā)學生思考，并提出電場強度的方向還可以怎么理解？

教學過程：學生活動：思考并討論，得出結(jié)論。

設(shè)計意圖：通過設(shè)置問題串的方式，引導學生積極參與學習活動，訓練學生的思維，獲得對電勢差與電場強度關(guān)系變形式E=U/d的正確認識，獲得對電場強度方向的新認識，同時從本質(zhì)上解釋電場線密的地方等差等勢線也密，與新課引入問題相呼應(yīng)。EABDC

●如圖，圖中虛線為等勢線，B、C、D三點位于同一等勢線上。問題1：比較A與B、A與C、A與D間電勢差的大小UAB___UAC___UAD。問題2：電勢沿AB、AC、AD三條線哪一個降落最快？______。問題3：電勢降落最快的方向與電場強度的方向是什么關(guān)系？電場強度方向指向電勢降落最快的方向！6）電場強度方向還可以怎么認識？教學過程：環(huán)節(jié)5.等勢線和等高線作進一步的類比教師活動：創(chuàng)設(shè)問題情景，展示如圖所示的圖片，比較在等高線中a、b兩點間的關(guān)系以及在等勢線中a、b兩點間的關(guān)系。學生活動：思考，討論并交流。在等高線中，a處和b處相比較，應(yīng)該是b處的地勢降落較快，b處地勢陡峭。與之相對應(yīng)，在等勢線中，b處的電勢降落較快。教學過程：教師活動：在等高線中，把a處和b處都看作是光滑斜面，在斜面上由靜止釋放小球，a處和b處的加速度關(guān)系是怎樣的？這一點對應(yīng)于等勢線上的a處和b處會有什么樣的結(jié)論？學生活動：思考，討論并交流。在b處由靜止釋放的小球加速度大。與之相對應(yīng)，在等勢線中，b處的電場強度較大。認識到靜電場中的電場強度與重力場中的加速度之間存在一定的對應(yīng)關(guān)系。

設(shè)計意圖：和上一節(jié)等勢線的學習相呼應(yīng)，通過類比，讓抽象的問題具體化，進一步加深學生對電勢差與電場強度關(guān)系式U=Ed及變形式E=U/d的理解。教學過程：環(huán)節(jié)6.教材例題的處理與討論教師活動：展示教材例題（略）學生活動：求解并交流答案（略）。教師活動：提出討論問題：（教材）啟發(fā)學生思考。學生活動：思考，討論與交流。認識到靜電力做功W只與兩點間的電勢差有關(guān)，與電場的分布無關(guān)，W=qU是適用于一切靜電場的普遍公式。認識到用功能關(guān)系處理問題比牛頓運動定律更加方便。設(shè)計意圖：學以致用，運用所學知識解決電場中的常見問題，體會靜電場是力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的統(tǒng)一，體會用牛頓定律、功和能兩種不同方法解決靜電場問題，為本章后續(xù)學習打下基礎(chǔ)，同時也為高中階段學會用動力學三種方法解決物理問題作了很好的鋪