選修3-1
第一章
1.4電勢(shì)能、電勢(shì)設(shè)計(jì)
一【教材分析】
本節(jié)內(nèi)容主要是研究電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系，雖然前者是標(biāo)量，后者是矢量，但通過(guò)靜電力做功在兩者之間建立了聯(lián)系。本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)是勻強(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。
二【目標(biāo)】
1、知識(shí)與技能
定性把握電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的定量關(guān)系。
2、過(guò)程與方法
通過(guò)對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的定性、定量關(guān)系的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的分析、解決問(wèn)題的能力．
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀
從不同角度認(rèn)識(shí)電場(chǎng)、分析尋找物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)對(duì)物理學(xué)科的興趣、堅(jiān)定思考探索物理的的信念，領(lǐng)略物理方法的奧妙，體會(huì)物理科學(xué)的力量。
三【重點(diǎn)、難點(diǎn)】
重點(diǎn)：勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
難點(diǎn)： 對(duì)公式 U=E d中d的理解及公式的正確運(yùn)用
(d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向兩點(diǎn)所在等勢(shì)面的距離)
四【學(xué)情分析】
電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量，兩者從不同的角度對(duì)電場(chǎng)性質(zhì)進(jìn)行描述。對(duì)于這節(jié)課的講解，只要求讓學(xué)生定性了解電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系就可以了。對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，在講授時(shí)，只要求學(xué)生了解它們的定量關(guān)系式，即在勻強(qiáng)電場(chǎng)中推導(dǎo)出電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系公式，并通過(guò)公式變形，用比值的方法指出電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)方向每單位距離上降低的電勢(shì)。通過(guò)分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力。
五【教學(xué)方法】
講授法、推理法、歸納法
六【課前準(zhǔn)備】
多媒體輔助教學(xué)設(shè)備、練習(xí)資料
七【課時(shí)安排】一課時(shí)
八教學(xué)過(guò)程
（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
★問(wèn)題：
電場(chǎng)的兩個(gè)基本性質(zhì)是什么？
☆答：電場(chǎng)的兩個(gè)基本性質(zhì)：
電場(chǎng)的力的性質(zhì)（ ）
（二）情景引入、展示目標(biāo)
電場(chǎng)的能的性質(zhì)（電勢(shì)能、電勢(shì)、 、電勢(shì)差 ）
電勢(shì)
↓
電場(chǎng)強(qiáng)度E → ？→ 電勢(shì)差（）
↓ ↓
電場(chǎng)力（）→ 電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力
所做的功（）
電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)，而電勢(shì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)，且電勢(shì)差跟電場(chǎng)力做功相聯(lián)系，那么電場(chǎng)強(qiáng)度E和電勢(shì)差U又有什么關(guān)系呢？
傾聽(tīng)、思考、
回答
培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、
【新課教學(xué)】：
●一、電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系
通過(guò)勻強(qiáng)電場(chǎng)的例子來(lái)推算U和E之間的關(guān)系。
如圖所示：表示某一勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面和電場(chǎng)線。沿場(chǎng)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(shì)差為U，場(chǎng)強(qiáng)為E。
★問(wèn)題：電場(chǎng)力所做的功是多少？
分析：
由功的定義和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義可知：
W=Fd=qEd
由電勢(shì)差定義可知
綜合上式得到
U=Ed
（三）合作探究、精講點(diǎn)播
☆結(jié)論：勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間的電勢(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。
1、表達(dá)式：U=Ed
U為兩點(diǎn)間電壓，E為場(chǎng)強(qiáng)，d為兩點(diǎn)間距離在場(chǎng)強(qiáng)方向的投影．
2、適用條件：勻強(qiáng)電場(chǎng)
3、公式變形：
在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差。
但此公式不是U=Ed簡(jiǎn)單的變形，它的物理意義是：電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)方向的距離的比值。這一比值在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中也適用，它表示兩點(diǎn)間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度。
思考、分析、
推導(dǎo)、回答
培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、分析解決問(wèn)題的能力
●二、電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)公式的區(qū)別
公式
含義
適用條件
電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式
任意電場(chǎng)
是真空中點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式
真空中點(diǎn)電荷電場(chǎng)
是勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算公式 （d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離）
勻強(qiáng)電場(chǎng)
傾聽(tīng)、回答
鞏固知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)總結(jié)歸納的能力
（四）反思總結(jié)
1、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系為：
UAB = E d 或 E = UAB／d
注意：（d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離）
2、電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)公式的區(qū)別
發(fā)學(xué)案布置作業(yè)作業(yè)
P23-1、2 ；P24-3、4 ； 資料
九【板書(shū)設(shè)計(jì)】
第六節(jié) 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
電勢(shì)
↓
電場(chǎng)強(qiáng)度E → ？→ 電勢(shì)差（）
↓ ↓
電場(chǎng)力（）→ 電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力
所做的功（）
電勢(shì)
↓
電場(chǎng)強(qiáng)度E → ？→ 電勢(shì)差（）
↓ ↓
電場(chǎng)力（）→ 電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力
所做的功（）
電勢(shì)
↓
電場(chǎng)強(qiáng)度E → ？→ 電勢(shì)差（）
↓ ↓
電場(chǎng)力（）→ 電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力
所做的功（）
電勢(shì)
↓
電場(chǎng)強(qiáng)度E → ？→ 電勢(shì)差（）
↓ ↓
電場(chǎng)力（）→ 電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力
所做的功（）
電勢(shì)
↓
電場(chǎng)強(qiáng)度E → ？→ 電勢(shì)差（）
↓ ↓
電場(chǎng)力（）→ 電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力
所做的功（）
一、電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系
1、表達(dá)式：U=Ed
U為兩點(diǎn)間電壓，E為場(chǎng)強(qiáng)，d為兩點(diǎn)間距離在場(chǎng)強(qiáng)方向的投影．
2、適用條件：勻強(qiáng)電場(chǎng)
3、公式變形：
二、電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)公式的區(qū)別
十【教學(xué)反思】討論電勢(shì)差和電場(chǎng)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)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��；關(guān)于恒定電場(chǎng)，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(guò)程。
第六節(jié) 電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
【預(yù)習(xí)目標(biāo)】
（一）、知識(shí)與技能
1. 定性掌握電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系。
2. 定量掌握勻強(qiáng)場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系。
（二）、過(guò)程與方法
1．看前面知識(shí)結(jié)構(gòu)圖：復(fù)習(xí)鞏固舊知識(shí) 引出新課通過(guò)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，更加牢固地掌握的已學(xué)知識(shí)更加牢固。
2．通過(guò)對(duì)電場(chǎng)力做功的兩種不同方式的比較推導(dǎo)得出電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
3．看圖探討得出一些常見(jiàn)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(chǎng)的兩大性質(zhì)：
①力的性質(zhì)： 。
②能的性質(zhì)：電場(chǎng)可用 形象表示
還可用 形象表示
2.看知識(shí)結(jié)構(gòu)圖：復(fù)習(xí)鞏固舊知識(shí)
二、[學(xué)習(xí)新課]：
1．電場(chǎng)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?chē)痛嬖?（E是客觀存在而又看不見(jiàn)摸不著的），電場(chǎng)有最基本的特性： 。可以通過(guò)電荷的受力去研究電場(chǎng)。
2．電場(chǎng)能的性質(zhì)：電場(chǎng)力移動(dòng)電荷對(duì)電荷做功。會(huì)導(dǎo)致電勢(shì)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(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系
問(wèn)題一：若沿場(chǎng)強(qiáng)方向移動(dòng)電荷
如圖：表示某一勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面和電場(chǎng)線。沿場(chǎng)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(shì)差為U，場(chǎng)強(qiáng)為E。則電場(chǎng)力所做的功：
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(chǎng)中，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于
4、表達(dá)式：U = 或：E = （d為 ）
在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)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(wèn)題二：若不是沿場(chǎng)強(qiáng)方向移動(dòng)電荷？
如圖，在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，有相距為L(zhǎng)的A、B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成α角。則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U = EL，對(duì)不對(duì)？
[解析] ：（試著推導(dǎo)）
5、電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系的３種說(shuō)法
（1）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于 ．
UAB = E d
（2）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于
E = UAB／d
（3）電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上＝沿電場(chǎng)方向每單位距離上降低的電勢(shì)．
看圖討論：得出一些結(jié)論 （互動(dòng)、探討）
問(wèn)題三：電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB跟移動(dòng)電荷的路徑有關(guān)嗎？
[說(shuō)明]電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，
類同于重力場(chǎng)中兩點(diǎn)間的高度差：
高度差Δh 跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)， 只與A、B的位置有關(guān)
6、電勢(shì)差UAB 跟移動(dòng)電荷的路徑無(wú)關(guān)，只與A、B的位置有關(guān)。
問(wèn)題四： 單位長(zhǎng)度內(nèi)，沿AB、 AB? 兩個(gè)方向，哪個(gè)電勢(shì)降落的快？
7、場(chǎng)強(qiáng)E的方向是 降落最快的方向。
應(yīng)用：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，兩條平行線段上相等距離的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 。
問(wèn)題五：非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，等差等勢(shì)面之間的距離相等嗎？
如點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的等勢(shì)面
8、結(jié)論：等差等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng) ，等勢(shì)面疏處場(chǎng)強(qiáng) 。
請(qǐng)定性地畫(huà)出電勢(shì)差相等的二個(gè)等勢(shì)面。哪兩個(gè)等勢(shì)面是否在相鄰等勢(shì)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(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系。
2. 定量掌握勻強(qiáng)場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系。
【學(xué)習(xí)過(guò)程】
1．電場(chǎng)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?chē)痛嬖?（E是客觀存在而又看不見(jiàn)摸不著的），電場(chǎng)有最基本的特性： 。可以通過(guò)電荷的受力去研究電場(chǎng)。
2．電場(chǎng)能的性質(zhì)：電場(chǎng)力移動(dòng)電荷對(duì)電荷做功。會(huì)導(dǎo)致電勢(shì)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(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系
問(wèn)題一：若沿場(chǎng)強(qiáng)方向移動(dòng)電荷
如圖：表示某一勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面和電場(chǎng)線。沿場(chǎng)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(shì)差為U，場(chǎng)強(qiáng)為E。則電場(chǎng)力所做的功：
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(chǎng)中，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于
4、表達(dá)式：U = 或：E = （d為 ）
在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)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(wèn)題二：若不是沿場(chǎng)強(qiáng)方向移動(dòng)電荷？
如圖，在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，有相距為L(zhǎng)的A、B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成α角。則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U = EL，對(duì)不對(duì)？
[解析] ：（試著推導(dǎo)）
5、電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系的３種說(shuō)法
（1）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于 ．
UAB = E d
（2）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于
E = UAB／d
（3）電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上＝沿電場(chǎng)方向每單位距離上降低的電勢(shì)．
看圖討論：得出一些結(jié)論 （互動(dòng)、探討）
問(wèn)題三：電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB跟移動(dòng)電荷的路徑有關(guān)嗎？
[說(shuō)明]電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，
類同于重力場(chǎng)中兩點(diǎn)間的高度差：
高度差Δh 跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)， 只與A、B的位置有關(guān)
6、電勢(shì)差UAB 跟移動(dòng)電荷的路徑無(wú)關(guān)，只與A、B的位置有關(guān)。
問(wèn)題四： 單位長(zhǎng)度內(nèi)，沿AB、 AB? 兩個(gè)方向，哪個(gè)電勢(shì)降落的快？
7、場(chǎng)強(qiáng)E的方向是 降落最快的方向。
應(yīng)用：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，兩條平行線段上相等距離的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 。
問(wèn)題五：非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，等差等勢(shì)面之間的距離相等嗎？
如點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的等勢(shì)面
8、結(jié)論：等差等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng) ，等勢(shì)面疏處場(chǎng)強(qiáng) 。
請(qǐng)定性地畫(huà)出電勢(shì)差相等的二個(gè)等勢(shì)面。哪兩個(gè)等勢(shì)面是否在相鄰等勢(shì)面的中間?
【反思總結(jié)】
討論電勢(shì)差和電場(chǎng)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)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(chǎng)，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(guò)程。
【當(dāng)堂檢測(cè)：】
1．下列說(shuō)法正確的是 （ ）
A．由公式U = Ed 得，在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差等于場(chǎng)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(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向上兩點(diǎn)間距離越大，電場(chǎng)強(qiáng)度就越小
C．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，任兩點(diǎn)間電勢(shì)差等于場(chǎng)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(chǎng)
2、如圖，a、b、c是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，電場(chǎng)線的方向由a到c, a、b間的距離等于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(shì)和場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度為600 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A、B兩點(diǎn)相距5 cm，若A、B兩點(diǎn)連線是沿著電場(chǎng)方向時(shí)，則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是_____ V。若A、B兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方向成60°時(shí)， 則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是________V；若A、B兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方向垂直時(shí)，則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是_______V。
【課后練習(xí)與提高】
[練習(xí)1] 以下說(shuō)法正確的是：
A、 勻強(qiáng)電場(chǎng)中各處的場(chǎng)強(qiáng)相等，電勢(shì)也相等；( )
B、 場(chǎng)強(qiáng)為零的區(qū)域中，電勢(shì)處處相同；
C、 沿電場(chǎng)線方向電場(chǎng)強(qiáng)度一定越來(lái)越��；
D、 電勢(shì)降低的方向就是電場(chǎng)線的方向。
[練習(xí)2] 圖中實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示等勢(shì)面，過(guò)a.b兩點(diǎn)的等勢(shì)面的電勢(shì)分別為40V、20V，那么ab連線的中點(diǎn)的電勢(shì)值為（�。�
A 等于30V
B 大于30V
C 小于30V
D 無(wú)法確定
鞏固練習(xí)答案：1.D 2.B
課堂練習(xí)答案：1。B 2。C
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