高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第3节 电势差与电场强度的关系获奖教案设计

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eq \a\vs4\al(电势能与电势差)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(电场力做功\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(特点：只与始、末位置有关，与路径无关,功与电势能变化的关系：WAB＝EpA－EpB)),电势能\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(大小：等于静电力把电荷从该点移到零势能位置所做的功,公式：Ep＝qφ)),电势\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量之比,公式：φ＝\f(Ep,q),标量：有正负，与零电势点的选取有关)),电势差\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(定义：UAB＝φA－φB,与电场力做功的关系：UAB＝\f(WAB,q),标量：有正负)),等势面：形象地描述电场中电势的分布,电场强度与电势差的关系\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(沿场强的方向电势降落最快,在匀强电场中：E＝\f(U,d))),应用\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(示波器\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(构造,原理)),电容器及电容\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(电容定义式：C＝\f(Q,U),电容大小决定式：C＝\f(εrS,4πkd)（平行板电容器）))))))





科学思维——比值定义法





1.比值定义法


就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。


比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。比值法适用于物质属性或特征、物体运动特征的定义。应用比值法定义物理量，往往需要一定的条件；一是客观上需要，二是间接反映特征属性的两个物理量可测，三是两个物理量的比值必须是一个定值。


2.两类比值法及特点


一类是用比值法定义物质或物体属性特征的物理量，如：电场强度E、磁感应强度B、电容C、电阻R等。它们的共同特征是：属性由本身所决定。


另一类是对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义，如速度v、加速度a、角速度ω等。


3.对“比值定义法”的理解


理解要展开类比与想象，进行逻辑推理。所有的比值法定义的物理量有相同的特点，通过展开类比与想象，进行逻辑推理、抽象思维等活动，从而引起思维的飞跃，知识的迁移，在类比中加深理解。重力场定义时，分母是质量最简单；电场定义时，要考虑电荷的电性；而磁场定义最复杂，不仅要考虑电流元，而且还要考虑电流元的放置方位与有效长度。


不能将比值法的公式纯粹的数学化。在数学形式上用比例表示的式子，不一定就应用比值法。如公式a＝eq \f(F,m)，只是数学形式上像比值法，实际上不具备比值法的其他特点。所以不能把比值法与数学形式简单的联系在一起。


[针对训练1] (多选)下列物理量中，用比值定义法定义的是( )


A.电场强度 B.电势


C.电势能 D.电容


解析 电场强度E反映电场本身的性质，与试探电荷q无关，由电场力与试探电荷的电荷量的比值来定义，所以电场强度E＝eq \f(F,q)是比值定义式，故A正确；电势是电荷所具有的电势能与该电荷所带电荷量的比值，电势与电势能和电荷量无关，所以φ＝eq \f(Ep,q)，属于比值定义法，故B正确；根据电势能公式Ep＝qφ，不是比值定义式，故C错误；电容C＝eq \f(Q,U)，是比值定义式，故D正确。


答案 ABD


[针对训练2] 用比值法定义物理量是物理学中一种很重要的思想方法，下列哪些公式是这些物理量的比值定义式( )


A.加速度a＝eq \f(F,m) B.电容C＝eq \f(εrS,4πkd)


C.电场强度E＝eq \f(F,q) D.电流I＝eq \f(U,R)


解析 加速度与所受的合力成正比，与质量成反比，所以a＝eq \f(F,m)不属于比值定义法，故A错误；电容C与正对面积S成正比，与相对介电常数成正比，与板间距离成反比，所以C＝eq \f(εrS,4πkd)不属于比值定义法，故B错误；电场强度与放入电场中的电荷无关，所以E＝eq \f(F,q)属于比值定义法，故C正确；电流与用电器两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，电流I＝eq \f(U,R)不属于比值定义法，故D错误。


答案 C