高中物理人教版 (新课标)选修36 电势差与电场强度的关系教案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修36 电势差与电场强度的关系教案，共6页。教案主要包含了思考与讨论，科学足迹，科学漫步等内容，欢迎下载使用。


教学目标
（一）知识与技能
掌握电势差与电场强度的关系
过程与方法
通过对电场力做功的两种不同方式的比较推导得出电势差与电场强度的关系
情感态度与价值观
习感知科学的价值和应用
培养对科学的兴趣、坚定学习思考探索的的信念
重点：匀强电场中电势差与电场强度的关系
难点：电势差与电场强度的关系在实际问题中应用。
教学过程：
（一）复习上课时知识
要点：电场强度、电势差的概念
问题：既然电场强度、电势差都可以描述电场，那么两者有何关系？--引入新课
（二）新课教学---第6节、电势差与电场强度的关系
结合图1、6—1及电场力做功的两种不同途径推导，再引导学生比较得出：
匀强电场中电势差与电场强度的关系：
即：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乖积
引导学生思考讨论P26问题
电势差与电场强度的关系也可以写做：
它的意义为：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场线方向的距离的比值。
◎ 引导学生思考讨论P27问题
注意：
（1）上式的适用条件：匀强电场；
（2）d为匀强电场中两点沿电场线方向的距离（等势面间的距离）。
（3）电场强度与电势无直接关系
①．电场强度为零的地方电势不一定为零，电势为不为零取决于电势零点。如：处于静电平衡的导体内部场强为零，电势相等，是一个等势体，若不选它为电势零点，导体上电势就不为零。若选它为电势零点，则导体电势就为零。（结合说一说）
②．电势为零的地方电场强度不一定为零。如：点电荷产生的电场中某点定为电势零点，但该点电场强度不为零，无穷远处场强和电势都可认为是零。
③．电场强度相等的地方电势不一定相等，如在匀强电场中场强相等，但各点电势不等。而处于静电平衡的导体内部场强为零，处处相等，电势也相等。
④．电势相等的地方电场强度不一定相等。如在等量的异种电荷的电场中，两电荷连线的中垂面是一个等势面，但场强不相等。而处于静电平衡的导体内部场强为零，处处相等，电势也相等
（三）小结：对本节内容要点进行概括，并引导学生概括场强三公式、对比其适用条件。
（四）巩固新课：1、引导学生完成问题与练习。作业1、2，3、4做练习。
2、阅读教材内容
第七节 、电容器与电容 （1课时）
教学目标
（一）知识与技能
1、知道什么是电容器及常见的电容器；
2、知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；
3、理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；
4、知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。
（二）过程与方法
结合实物观察与演示，在计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。
（三）情感态度与价值观
体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。
重点：掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电容。
难点：电容器的电容的计算与应用
教具准备：常见的电容器示教板,带电羽的平行板电容器,静电计,介质板,感应起电机,电线
教学过程：
（一）复习前面相关知识
要点：场强、电势能、电势、电势差等。
（二）新课教学----第七节 、电容器与电容
展示各种电容器.并做解释:这是一种能容纳电荷的容器,今天我们来学习它——电容器以及描述它容纳电荷本领的物理量——电容
电容器
构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器。
电容器的充电、放电
操作：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。
现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后,切断与电源的联系,两个极板间有电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能.
操作:把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷互相中和,电容器就不带电了,这个过程叫放电.
现象:从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流.放电后,两极板间不存在电场,电场能转化为其他形式的能量.
提问:电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?待学生讨论后总结如下:
【板书】充电——带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加, 电能转化为电场能
放电——带电量Q减少,板间电压U减少,板间场强E减少,电场能转化为电能
2、电容
与水容器类比后得出。说明：对于给定电容器，相当于给定柱形水容器，C（类比于横截面积）不变。这是量度式，不是关系式。在C一定情况下，Q=CU，Q正比于U。
定义：电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。
公式：
单位：法拉（F）还有微法（F）和皮法（pF） 1F=10-6F=10-12pF
（4）电容的物理意义:电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的性质（由导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的,与电容器是不是带电无关.
3、平行板电容器的电容
（1）[演示]感应起电机给静电计带电（详参阅P29图1。7-4）
说明:静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量电势差.把它的金属球与一个导体相连,把它的金属外壳与另一个导体相连,从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差U.
现象:可以看到:
保持Q和d不变， S越小,静电计的偏转角度越大, U越大,电容C越小；
保持Q和S不变，d越大，偏转角度越小，C越小.
保持Q、d、S都不变,在两极板间插入电介质板,静电计的偏转角度并且减小,电势差U越小电容C增大.
（2）结论:平行板电容器的电容C与介电常数ε成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比.
平行板电容器的决定式：真空 介质
4、常用电容器（结合课本介绍P30）
（三）小结：对本节内容要点进行概括
（四）巩固新课：1、引导学生完成问题与练习。 2、阅读教材内容。
第八节 、带电粒子在电场中的运动 （2课时）
教学目标
（一）知识与技能
1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。
2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。
3．知道示波管的主要构造和工作原理。
（二）过程与方法
培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。
（三）情感态度与价值观
1．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。
2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。
重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律
难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。
教学过程：
（一）复习力学及本章前面相关知识
要点：动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。
（二）新课教学
1．带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）
⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。
例 ：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?
分析：带电粒子处于静止状态，∑F＝0，，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。
⑵．若∑F≠0（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。(变速直线运动)
◎打入正电荷（右图），将做匀加速直线运动。
设电荷所带的电量为q，板间场强为E
电势差为U，板距为d, 电荷到达另一极板的速度为v,则
电场力所做的功为：
粒子到达另一极板的动能为：
由动能定理有：（或 对恒力）
※若初速为v0，则上列各式又应怎么样？让学生讨论并列出。
◎若打入的是负电荷（初速为v0），将做匀减速直线运动，其运动情况可能如何，请学生讨论，并得出结论。
请学生思考和讨论课本P33问题
分析讲解例题1。（详见课本P33）
【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力∑F≠0，且与初速度方向有夹角(不等于0°，180°)，则带电粒子将做什么运动？（曲线运动）---引出
2．带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度v0⊥E，则带电粒子将在电场中做类平抛运动）
复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。
详细分析讲解例题2。
解：粒子v0在电场中做类平抛运动
沿电场方向匀速运动所以有： ①
电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为： ②
粒子在垂直于电场方向的加速度： ③
由①②③得： ④
代入数据得：m
即电子射出时沿垂直于板面方向偏离0.36m
电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为v0，而垂直于电场方向的速度：
⑤
故电子离开电场时的偏转角为： ⑥
代入数据得：=6.8°
【讨论】：若这里的粒子不是电子，而是一般的带电粒子，则需考虑重力，上列各式又需怎样列？指导学生列出。
3．示波管的原理
（1）示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
（2）示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。
（3）原理：利用了电子的惯性小、荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。
◎让学生对P35的【思考与讨论】进行讨论。
（三）小结：1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索
带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同，它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律．研究时，主要可以按以下两条线索展开．
（1）力和运动的关系——牛顿第二定律
根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况．
（2）功和能的关系——动能定理
根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从全过程中能量的转化，研究带电粒子的速度变化，经历的位移等．这条线索同样也适用于不均匀的电场．
2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧
（1）类比与等效
电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比．例如，垂直射入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛，带电单摆在竖直方向匀强电场中的运动可等效于重力场强度g值的变化等．
（2）整体法(全过程法)
电荷间的相互作用是成对出现的，把电荷系统的整体作为研究对象，就可以不必考虑其间的相互作用．
电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关．它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算．
（四）巩固新课：1、引导学生完成问题与练习。1、3、4做练习。作业2、5。
2、阅读教材内容，及P36-37的【科学足迹】、【科学漫步】