2019-2020年人教版高中選修3-1 第1章第6節(jié) 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系（教案）.doc

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2019-2020年人教版高中選修3-1 第1章第6節(jié) 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系（教案） 【知識(shí)與技能】 1、理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的定性、定量關(guān)系．對(duì)于公式U=Ed要知道推導(dǎo)過程． 2、能夠熟練應(yīng)用U=Ed解決有關(guān)問題． 【過程與方法】 通過對(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、解決問題的能力． 【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)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探究精神，體會(huì)自然科學(xué)探究中的邏輯美 【教學(xué)過程】 ★重難點(diǎn)一、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系★ 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式推導(dǎo) 如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中把電荷q從A移動(dòng)到B，靜電力做功WAB＝qUAB． 靜電力是恒力，所以靜電力做的功也可以這樣求：WAB＝qElcosθ＝qEd 由以上兩式得qUAB＝qEd，UAB＝ED． 勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 (1)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． (2)公式：UAB＝ED． (3)應(yīng)用此公式注意兩點(diǎn)： ①公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，但可對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)行定性分析； ②公式中的“d”一定是“沿電場(chǎng)方向的距離” 3．U＝Ed的兩個(gè)推論 (1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿任意一個(gè)方向，電勢(shì)下降都是均勻的，故在同一直線上相同間距的兩點(diǎn)間電勢(shì)差相等．如果把某兩點(diǎn)間的距離平均分為n段，則每段兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差等于原電勢(shì)差的1/n. (2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿任意方向相互平行且相等的線段兩端點(diǎn)的電勢(shì)差相等． 4．在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，公式E＝可用來定性分析問題，由E＝可以得出結(jié)論：在等差等勢(shì)面中等勢(shì)面越密的地方場(chǎng)強(qiáng)就越大，如圖甲所示．再如圖乙所示，a、b、c為某條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，且距離ab＝bc，由于電場(chǎng)線越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大，故Uab＜UbC． 【特別提醒】應(yīng)用UAB＝Ed時(shí)注意d必須是沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離，如果A、B兩點(diǎn)間距為L(zhǎng)，兩點(diǎn)連線不沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向，計(jì)算電勢(shì)差時(shí)，d的取值應(yīng)為L(zhǎng)在電場(chǎng)強(qiáng)度方向上的投影，即為A、B兩點(diǎn)所在的等勢(shì)面的垂直距離 【典型例題】如圖所示，兩個(gè)平行金屬板AB中間為一勻強(qiáng)電場(chǎng)，AB相距10cm,CD為電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，CD=8cm,CD連線和電場(chǎng)方向成60角，C點(diǎn)到A板的距離為2cm.，已知質(zhì)子從C點(diǎn)移到D點(diǎn),電場(chǎng)力做功為 3.210-17J。 A B C D 60 ） 求：(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度; (2)AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差. (3)若將A板接地,則C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多大? 【答案】（1）5000V/m （2）500V（3）-100V；-300V 【解析】 (1)由W=qU得 UCD===200V 由幾何關(guān)系得d=CDcos600=8cmcos600=4cm E===5000V/m (2)UAB=EAB=5000V/m0.1v=500V (3) UAC=EAC=5000V/m0.02m=100V UAC=φA-φc φA=0 φc=-100V UAD=EAD=5000V/m0.06m=300V UAD=φA-φD φA=0 φD=-300V ★重難點(diǎn)二、電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)公式的對(duì)比★ 電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種表述 1．內(nèi)容：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與兩點(diǎn)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向距離的比值． 2．公式：E＝. 3．?dāng)?shù)值：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)． 4．單位：V/m，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)定義式知，1 V/m＝1 N/C． 5.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電勢(shì)降落最快的方向，只有沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向，單位長(zhǎng)度上的電勢(shì)差才最大．如圖所示，A→C方向電勢(shì)降落最快． 電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)公式的對(duì)比 區(qū)別 公式 物理含義 引入過程 適用范圍 E＝ 是電場(chǎng)強(qiáng)度大小的定義式 F∝q，E與F、q無關(guān)，是反映某點(diǎn)電場(chǎng)的性質(zhì) 適用于一切電場(chǎng) E＝k 是真空中點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的決定式 由E＝和庫侖定律導(dǎo)出 在真空中，場(chǎng)源電荷Q是點(diǎn)電荷 E＝ 是勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)的定義式 由F＝qE和W＝qU導(dǎo)出 勻強(qiáng)電場(chǎng) 【特別提醒】 (1)在選取物理公式時(shí)，首先要注意公式的適用條件，然后判斷題目中物理情境是否滿足公式的適用條件。 (2)據(jù)U＝Ed可以得出結(jié)論：勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與d成正比，但不能由E＝而說E與d成反比。 【典型例題】如圖所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一電荷量為-410-7C的負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為3.210-6J，AB間距離4m，與水平方向夾角為600；求： （1）AB間電勢(shì)是多少？ （2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度多大？ （3）如果A點(diǎn)的電勢(shì)為-4V，求B點(diǎn)的電勢(shì)為多大？ 【答案】（1）-8V（2）4N/C（3）4V 【解析】（1）AB間電勢(shì) （2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度 （3）因UAB=φA-φB =-8V；φA=-4V，則φB=4V