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及反思

第六节、电势差与电场强度的关系

教学目标：

（一）知识与技能

1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed，并且能够推导出这个关系式。

2、会用关系式U=Ed进行有关的计算。

3、理解电势与场强无直接的关系。

（二）过程与方法

通过推导电场强度与电势差的关系，使学生的分析能力和推理能力得到进一步培养

（三）情感、态度与价值观

通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系，使学生在遇到具体问题时要注意分析，不要武断地下结论，使学生养成多角度多方面看问题的学习品质。

教学重点

U=Ed及其成立条件。

教学难点

电势与场强无直接的关系；会用关系式U=Ed进行有关的计算。

教学方法

分析归纳法。

教学用具：

多媒体辅助教学设备

教学过程

（一）引入新课

［提问］你学过哪些描述电场性质的物理量？

［学生答］电场的两大性质：①力的性质，由电场强度描述，可用电场线形象表示；②能的性质：由电势、电势差描述，可用等势面形象表示。

［提问］等势面有哪些特点？

［学生答］等势面的特点：①沿等势面移动电荷电场力不做功；②等势面与电场线垂直，且电场线从高电势指向低电势；③任两个等势面不相交。

［过渡］既然场强、电势、电势差都描述电场的性质，它们之间一定存在关系、什么关系呢？下面我们就来推导它们间的关系。

（二）进行新课

1、电场强度与电势的关系

教师：场强与电势差也无直接关系吗？如何进行讨论呢？

［学生思考后分析］可仍从电场的等势面和电场线的分布图讨论：

等势面上，每相邻两个等势面间距表示它们间的电势差，故可用等势面的疏密来表示电势差.由图知，电场线密处，等势面也密，即场强大处，电势差也大.

教师：场强与电势差有何定量关系？

引导学生讨论在匀强电场中它们间的关系.

右图是一个匀强电场，场强大小为E，A、B是沿电场方向上的两点，其电势差为U，A、B之间相距为d。现将一个电量为q的电荷由A移到B，你可以用几种方法计算电场力所做的功？

（1）W＝Fd＝qEd

（2）W＝qU

即得：U＝Ed    或   E＝U／d

若A、B不在同一条电场线上：

如右图根据电势差的定义式，得

UAB=

用d表示A、B在场强方向上的距离AB′，则上式可写为：UAB =Ed

师生互动，得出总结结论：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乘积。

教师：上式是在匀强电场中推出的，它适用于非匀强电场吗？

学生：思考、讨论后回答：不适用。因为在非匀强电场中，电荷从A移至B的过程中，受的电场力为变力，W电场不能写成Fs.

电场强度与电势差的关系：UAB =Ed

注：①只适用于匀强电场

②d：沿电场方向的距离

［问题］由UAB=Ed，得到：，这个式子表示什么含义？从式子中可看出E的单位是什么？

［学生答］在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上的电势差。

由，可得E的单位为V/m，即1 V/m=1 N/C。

［引导学生推导］1 V/m=1 N/C

1 V/m=

（三）实例探究：

【例1】如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2 cm，两点间的电势差为5 V，M、N连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？

解：根据，得

=500 V/m.

【例2】如图所示，在场强为E＝4.0×103 N/C的匀强电场中有相距5.cm的A、B两点，两点连线与电场强度成30°角。求A、B两点间的电势差。

解析：A、B连线不沿电场方向，不能直接用公式UAB＝Ed计算A、B两点间的电势差。根据匀强电场的等势面是与场强方向垂直的平面这一性质，可过B点作一等势面，在等势面上找一点，使A、的连线沿场强方向，求即可.

解：过B点作一垂直于电场线的平面即等势面，过A点作电场线的平行线，二者交于点，如图，显然

N/C=1.7×102 N/C

【例3】图中，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC=60°，BC＝20 cm.把一个电量q=10-5C的正电荷从A移到B，静电力做功为零；从B移到C，静电力做功为J，则该匀强电场的场强大小和方向是

A.865 V/m，垂直AC向左

B.865 V/m，垂直AC向右

C.1000 V/m，垂直AB斜向上

D.1000 V/m，垂直AB斜向下

解析：把电荷q从A移到B电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线AB即为等势线，电场方向应垂直于等势面，可见，选项A、B不正确。

V=-173 V，B点电势比C点低173 V，因电场线指向电势降低的方向，所以场强方向必垂直于AB斜向下。场强大小=V/m=1000V/m。

故：选项D正确。

（四）课堂总结：

一、电势差与电场强度的关系 ：U=Ed

①只适用于匀强电场

②d：沿场强方向的距离

二、有关于计算场强的三个公式：

        （适用于任何电场）

      （只适用于点电荷）

        （只适用于匀强电场）

课余作业

书面完成P27“问题与练习”第1、2、3题；思考并回答第4题。