物理选修3选修3-1第一章 静电场5 电势差学案

这是一份物理选修3选修3-1第一章 静电场5 电势差学案，共8页。学案主要包含了例题评析与知识评价，电势差的计算，电场做功的计算，知识评价，针对模块一，针对模块二，参改答案，例题评析等内容，欢迎下载使用。




课题名称
第1课时
课型
综合解决课
课程标准
培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。
学习目标
1.理解电势差的概念及其定义式
2.理解电势的概念，知道电势差和电势的关系，知道电势差的值与零电势的选择无关.
3.知道在电场中沿电场线的方向，电势越来越低.
重点
难点
重点：电势差的概念及定义式的应用
难点：电势差的概念及定义式的应用
学习过程
评价任务(内容、问题、试题)
学习活动
【模块一】电势差
问1：电势有相对性、有正负，电势差呢？
问2：谈谈你对电势差的理解。
问3. 说说电势差与电势的关系。
【模块二】电势差与电场力做功的关系
问1：重力做功与运动路径无关，只与物体的重力和初末位置的高度差有关；请类比重力做功得出电场力做功的特点。
问2：谈谈你对电势差公式的理解。
问3：我们如何应用求电场力得功？
问4：说说电场力做功为正、负的判定方法：
【例题评析与知识评价】
【电势差的计算】例1. 在电场中把一个电量为2.0×10-9C的正电荷从 A点移到 B点，静电场力做功1.5×10-7J。再把这个电荷从 B移到C点，静电场力做功-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三点中哪点电势最高？哪点电势最低？
（2）A、B间， B、C间， A、 C间的电势差各是多大？
（3）把-1.5×10-9C的电荷从A点移动到C点, 静电场力做多少功？
（4）根据以上所得结果，定性地画出当场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。
【电场做功的计算】
例2. 两平行金属板A、B相距d＝3cm，A、C相距d′＝1cm（C为薄金属网，带电粒子能顺利通过），接在电压U=12V的电地组上，电池组的中点及C均接地。
（1）分别求A、B、C板的电势；A、C间和B、C间的电势差（2）一电子从B板左边缘由静止释放，刚到达A板时的速度；（3）为使一质子从A板右边缘释放后能返回A板，质子的水平初速度最达为多少？
【知识评价】
1.一个点电荷，从静电场的a点移到b点，其电势变化为零，则（ ）
A.电子在a、b两点所受的电场力一定相等
B.该点电荷移动过程中各点的电势一定相等
C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的
D.a、b两点的电势一定相等
2.一个点电荷由静止开始，在电场力作用下，从A点沿电场线移到B点，下面论述正确的是（ ）
A.点电荷在A处受的电场力一定大于B处
B.点电荷在A处电势能大于在B处电势能
C.点电荷一定带负电
D.由A到B点电荷受到电场力越来越小
3.如图是等量异号点电荷的电场线示意图，A、B、C依次是其连线上从左至右的三点，PQ是两个点电荷连线的垂直平分线，则
(1)将电量为q的正电荷，从无穷远处沿PQ连线移到B点时，电场力对点电荷q做的功为 ，电荷q在移动过程中，其电势能 。
(2)电荷q在A、B、C三点具有电势能相比， 电势能最大； 电势能最小； 电能为零。
4.匀强电场场强为103 N／C，abcd是其中的矩形ab=dc=4cm，bc=ad=3cm，且ab、dc与电场线平行，bc、ad与电场线垂直。则下述计算结果正确的是（ ）
A. a b之间电势差为40V B. a c之间电势差为50V
C. 将q=－5×10－ 3 C的点电荷沿矩形路径a b c d移动一周，电场力做功为零
D. 将q=－5×10－ 3 C的点电荷沿a b c或a b c从a移动到c，电场力做功都是－0.25J
5.在匀强电场中，绝缘杆M N长为l，两端各有一质量为m的小球并带等量异种电荷，开始时杆与场强方向平行，处于静止状态。当杆绕中心无摩擦地转180°时，使M N交换位置，需要克服电场力做功W。求杆与场强方向成45°夹角时，小球的速度大小为多少？
【针对模块一】
师：电势有相对性、有正负，电势差呢？
生：根据分析回答问题
师：谈谈你对电势差的理解。
生：在教师的指导下，自主探究，积极思考，后回答问题。
师：说说电势差与电势的关系。
生：在教师的指导下，自主探究，积极思考，后回答问题。
【针对模块二】
师：重力做功与运动路径无关，只与物体的重力和初末位置的高度差有关；请类比重力做功得出电场力做功的特点。
生:学生分组讨论、思考并回答。
师：谈谈你对电势差公式的理解。
生:
师：我们如何应用求电场力得功？
师：说说电场力做功为正、负的判定方法：
例1. (见教材)
例2.
分别求A、B、C板的电势:6V,-6V,0；A、C间和B、C间的电势差:6V,-6V.
一电子从B板左边缘由静止释放，刚到达A板时的速度:6.5×105m/s
（3）为使一质子从A板右边缘释放后能返回A板，质子的水平初速度:
【参改答案】1. D 2. B 3. (1)零、不变 (2)A、C、B 4.AC 5.
教学
反思
课程名称
1.6电势差与电场强度的关系
1课时
课型
综合解决课
课程标准
培养学生探究方法总结和归纳总结能力
学习目标
1.阅读教材，推导电势差与电场强度的关系式
2.理解公式中各物理量的意义
3.用公式计算匀强电场某两点电势差大小或电场强度，准确率达90%
4.用公式定性分析非匀强电场的电势差与距离的关系
重点
难点
重点：推导电势差与电场强度的关系式
难点：定性分析非匀强电场电势差随间距大小的变化
学习过程
评价任务(内容、问题、试题)
学习活动
【模块一】推导匀强电场的电势差与电场强度的关系式
引入：电荷在匀强电场中运动时，电场力将对电荷做功，则电荷的始末位置的电势差与电场强度间必然存在着某种关系，究竟是什么关系呢？
组织学生推导AB,BC,AC的电势差的大小
【模块二】理解公式UAB=Ed中理量的意义
（ E=UAB/d 电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势 E：N/C=V/m）
【模块三】非匀强电场的电势差
如图，A,B,C是同一电场线上的三点，且AB=BC，则AB,BC的电压的大小关系如何？若AB,BC的电压相等，则AB,BC的间距大小如何？
【例题评析】
例1：关于UAB=Ed，下述说法正确的是 （ BD ）
A. 电场中某两点的电势差与间距大小成正比
B. 该公式仅适用于匀强电场
C. 电场中某两点的间距很大时，电势差可能很小
D. 电场强度很大时，电场中某两点的电势差一定很大
例2：下列说法正确的是 （ CD ）
A. 在匀强电场中，某两点的间距越大，其电势差越大
B. 在非匀强电场中，某两点的间距越大，其电势差越大
C. 在同一电场线上，某两点的间距越大，其电势差越大
D. 在匀强电场中，沿同一电场线上，某两点的间距越大，其电势差越大
例3：某电场中的电场线和等势面如图，图中实线表示电场线，虚线表示等势线，已知φa=50V,φB=20V,那么ab连线的中点c的电势值φc为（ C ）
A. 等于35V B.大于35V
C.小于35V D.等于15V
例4.如图，水平放置的充电平行金属板相距为d，其间形成匀强电场，一带正电的油滴从下极板边缘射入，并沿直线从上极板边缘射出，油滴质量为m，带电量为q,则（ AC ）
A.场强方向竖直向上 B.场强方向竖直向下
C.两极板间的电势差为mgd/q D.油滴的电势能增加mgd
【知识评价】
1.对公式E=UAB/d的理解，下列说法正确的是 （ D ）
A.此公式适用于计算任何电场中两点的电势差
B.A点和B点距离越大，AB的电势差越大
C.公式中d是AB两点的距离
D.公式中d是AB沿电场线方向的距离
如图，在匀强电场中取一点O，过O点做直线且OA=OB=OC=OD=10cm,已知O、A、B、C、D各点电势分别为0, 7V，8V, 7V, 5V, 则匀强电场强度的大小和方向是（ D ）
A. 70V/m, 沿OA方向 B. 80V/m，沿OC方向
C. 80V/m, 沿OB方向 D. 80V/m，沿BO方向
3.如图，质量为m，电量为-q的小球悬于O点，O点处于水平放置的相距为d，电势差为U的两带电的平行金属板正中，给小球一水平速度，小球能在竖直平面内做匀速圆周运动，那么：①小球在未获得速度前悬线张力为mg；②小球做匀速圆周运动时线的张力大小保持不变；③平行金属板的电势差U=mgd/q.则正确的是 （ D ）
A.只有③ B.只有②③ C.只有①② D. ①②③
4.如图，匀强电场电场线与AC平行，把1×10-8C的负电荷从A移到B，电场力做功6×10-8J,AB长为6cm，AB与AC的夹角为600.求：（1）场强大小和方向
（2）设B处电势为1V,则A处的电势为多小？
（3）电子在A点电势能为多少？
（答案：（1）沿CA方向，200V/m；（2）-5V；（3）5ev）
【针对模块一】
指导学生推导电势差与电场强度的关系式
【针对模块二】
师：学生讨论探究d的意义
生:学生先独立后小组组讨论、思考并回答。
师：巡观，有效点评总结。
【针对模块三】
生:根据物理情景分析非匀强电场电势差大小或间距大小
师：巡观，有效点评总结。
〖针对例题〗
学生小组研究讨论，得出结果并展示
【针对知识评价】
生：训练
师：指导
生：展示练习情况
教学
反思
课题名称
1.7静电现象的应用
第1课时
课型
问题生成解决课
课程标准
知道静电屏蔽现象及其应用
三维目标
知识与技能
1、认识静电感应，知道感应起电的原理和感应电荷正、负的判定。
2、知道静电平衡状态；理解静电平衡的特点，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上；
3、知道静电屏蔽现象及其应用。
过程与方法：通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力。
态度情感价值观：
通过对实验的观察和推理，培养学生科学的研究方法，以及严谨认真的学习态度。
重点
难点
1．静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布等是重点。
2．运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因是难点。
学习过程
评价任务(内容、问题、试题)
学习活动
【模块一】静电平衡状态下导体的电场
（一）复习提问，引入新课
1 思考与讨论：（如图）
（1）金属导体的微观结构如何？
（2）自由电子怎样移动？
（3）自由电子会在什么地方积聚？
（4）电子的积聚会出现怎样的现象？
（5）电子是否永远怎样运动下去？最终会出现怎样的结果？
电场中的导体
2、问题：当我们把导体放入电场中，导体上的自由电荷处于电场中将受电场力作用，这时的导体与无电场时的导体相比有什么不同特征？引导学生分析．
总结：若是金属导体，自由电子在电场力作用下将发生定向移动使两端出现不同的电荷分布，从而引起导体的某些新的性质．
二、新课内容：
（一）静电感应
1、演示实验静电感应现象
静电感应现象：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷，这种现象叫静电感应现象．当外电场撤掉，导体两端电荷又中和，可见静电感应现象中导体上净电荷仍然为零．
将不带电的导体置于电场中时，导体那自由电荷受力，发生定向移动，从而重新分布．重新分布的电荷在导体内产生一个与原电场反向的电场，阻碍电荷定向移动，该电场与外电场叠加，使导体内部的电场减弱，只要内部场强不为零，导体两面的正负电荷便继续增加，导体的内部电场就会继续削弱，直至导体内部的合场强都等于零的时候为止，这时导体内自由电子不再发生定向移动．
导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态．
总结：①静电平衡状态：导体上处处无电荷定向移动的状态．
②特征：导体内部处处场强为零．在这个特征基础上进行推论，可得静电场中导体的特点．
【模块二】尖端放电
1、尖端放电 （指导阅读教材P25）
问1：尖端放电的原理是什么？
问2：尖端放电的原理有何应用和危害？
问3：避雷针的原理怎样的？
1）、演示尖端放电导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。再导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。当我们不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。
这就是尖端放电引起的后果。
原因：因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于导电。与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞向远方，蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形成的“电风”吹动的结果。
在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象
2）、闪电防护
雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则．
一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中
二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压” 造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害．
三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶．
四是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击．
总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会．
【模块三】导体上电荷的分布
(1)导体内部 ,其电荷只分布在 ,凹陷的地方几乎没有电荷.
(2)在导体表面,越尖锐的位置,电荷密度越大,外部场强也越强
理论分析：
理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面
反证法：若内部有自由电荷，则内部场强 ，导体就不是处于静电平衡状态
【模块四】静电屏蔽
1）演示实验．小鸟在笼中
2）演示：静电屏蔽
3）用静电平衡现象的特征解释静电屏蔽：（用多媒体展示现象）
问1：P27 演示实验说明什么问题？
分析解释，静电屏蔽：导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。
问2： 从理论上应用，如何做到“有效”的“静电屏蔽”？
解释 原理
O
P
例1、如图所示,长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量Q的正点电荷放在距棒左端R处的P点, 达到静电平衡后棒上O处的场强大小等于_____,感应电荷在棒内中点O处产生的场强大小等于_____,方向______.
A
－Q
B
+2QQ
变式训练：在真空中两个点电荷A和B，电量分别为-Q和+2Q，它们相距为L，如果在两个点电荷连线的中点O处，有半径为r(2r【知识评价】
1．金属导体在电场中处于静电平衡时，其内部的自由电子将( )
A．都被原子束缚 B．都集中在导体两端
C．都停止运动 D．都停止定向移动
2．一个带电金属球，当它带的电量增加后(稳定)，其内部场强( )
A．一定增强 B．一定减弱
C．可能增强也可能减弱 D．不变
3．一个带绝缘座的空心金属球A带有4×lO-8C的正电荷, 有绝缘柄的金属小球B带有2×10-8C的负电荷，使B球和A球的内壁接触, 如图所示，则A、B各带电荷量为 ( )
A．QA=10-8C，QB=lO-8C B．QA=2×L-8C, QB=O
C．Qa=O，Qb=2×10-8C D．Qa=4×10-8C，QB=－2×10-8C
4．带电量分别为+Q和－Q的两个点电荷相距为r, 在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为 ( )
A．2kQ／r2 B．4kQ／r2+Q C．8kQ／r2 D．0
5．如图所示，在一个原来不带光的金属导体壳的球心处放一带正电的带电体, A、B分别是球壳内、外的两点, C是金属内部一点，其电场分布是 ( B )
A．EA≠O, EB=O，EC=O B．EA≠O, EB≠O，EC=O
C．EA≠O, EB≠O，EC≠O D．EA=O, EB≠O，EC=O
【针对模块一】
晚自习分发《静电现象的应用》问题生成导读单并结构化预习.
师：引导学生分析电场的导体
生：根据分析回答问题
师：用课件投影出左图并提出问题
生：在教师的指导下，自主探究，积极思考，后回答问题。
【针对模块二】
师：阅读教材P25，学生了解尖端放电。
生:学生阅读、思考并回答问题。
师：巡观，最后总结。
【针对模块三】
师：指导学生阅读课本，板书结论。
生:阅读课本回答问题。
【针对模块四】
师：指导学生阅读课本，体会静电屏蔽的原理。
生:阅读课本，分组讨论，展示交流。
师：巡观，有效点评总结。
生:尝试解决相关例题1和变式。
师：总结。
知识评价参考答案:
1.D 2.D 3.B 4.C 5.B
教学
反思