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2019-2020年高中物理 電勢差與電場強度的關系教案 人教版第二冊 一、教學目標 1．定性掌握電勢差與場強的關系。 2．定量掌握勻強場中電勢差與場強的關系。 二、教學重點、難點 1．場強方向——電勢降低最快的方向。 2．U=Ed——d為沿場強方向兩點所在等勢面間距離。 三、教學方法：講授法 四、教 具：投影儀、幻燈片 五、教學過程： （一）引入新課 場強是跟電場對電荷的作用力相聯(lián)系的，電勢差是跟電場力移動電荷做功相聯(lián)系的。那么場強與電勢差有什么關系呢？我們以勻強場為例來研究。 （二）進行新課 前面講過，沿著電場線方向，也就是沿著場強的方向，電勢越來越低，從圖中可以看出沿AB、AD、AC方向，電勢都在降低，但沿AB方向距離最短，即降低得最快，而AB方向即為場強方向，可見場強的方向是指向電勢降低最快的方向。 1．場強方向是指向電勢降低最快的方向。 我們再來研究場強和電勢差的數(shù)量關系。設AB間距離為d，電勢差為U1，場強為E。把正電荷q從A點移到B時，電場力qE所做的功為W=qEd。利用電勢差和功的關系，這個功又可求得為W=qU，比較這兩個式子，可得W=qEd=Uq，即U=Ed。這就是說，在勻強電場中，沿場強方向的兩點間的電勢差等于場強和這兩點間距離的乘積。如果不是沿場強方向的呢？例如AD兩點間電勢差仍為U，設AD間距離s，與AB夾角α，將正電荷從A移動到D，受電場力方向水平向右，與位移夾角α，故電場力做功為W=Eqs cosα，s cosα=d，所以W=Eqs cosα=Eqd。利用電勢差和功的關系，W=qU，比較這兩個式子可得U=Escosα=Ed。d為AB兩點間距離，也是AB所在等勢面間距離或者可以說是AD兩點間距離s在場強方向的投影。 2．U=Ed。U為兩點間電壓，E為場強，d為兩點間距離在場強方向的投影。 3．由U=Ed，得E=U/d，可得場強的另一個單位：V/m。 1伏/米＝＝1牛/庫 所以場強的兩個單位伏/米，牛/庫是相等的。 注意：此公式只適用于勻強場。 （三）例題精講 【例1 】勻強電場E=200N/C，UAC=5V，AB間距離多少？ UAC＝Ed ＝m=2.5m ＝5m 【例2】 勻強電場電場線與AC平行，把10C的負電荷從A移至B的電場力，做功610J， AB長6cm，求：（1）場強方向；（2）設B處電勢為1V，則A處電勢為多少？（3）場強為多少？電子在A點電勢能為多少？ 解 （1）將負電荷從A移至B，電場力做正功，所以所受電場力方向沿A至C，又因為是負電荷，場強方向與負電荷受力方向相反，所以場強方向應為C至A方向。 （2）由W=qU U=W/q=610J/10C=6V 即AB兩點間電勢差為6V。 沿電場線方向電勢降低，B點電勢高于A點電勢。U=UB-UA，UB=1V，UA=UB-U，UA=1V-6V=-5V，即A點的電勢-5V。 （3）由B向AC做垂線交于D，D與B在同一等勢面上。 ＝＝U＝6V，沿場強方向AD兩點間距離為＝6cm＝3cm＝0.03m 所以E＝＝200V/m。 （4）電子在A點的電勢能E=qU=（-e）（-5V）=5eV（注：計算電勢能時要帶號運算。） 【例3】 一個10-5C的電荷從電場外移到電場內(nèi)一點A，外力克服電場力做功0.006J，則A點電勢為多少？如果此電荷從電場外移到電場內(nèi)另一點B時，電場力做功是0.002J，則AB兩點間電勢差UAB為多少？如果有另一個電量是0.2C的負電荷從A移到B，則電場力做正功還是負功，大小是多少？ 解 （1）正電荷在場外時電勢能、電勢均為零，從場外移至A點電場力做負功，所以電勢能增加，即在A點正電荷具有的電勢能為正，A點的電勢也為正，又因為W=qUA∞，所以UA∞＝W/q＝0.006J/10-5C＝6102V，U∞＝0，UA∞＝UA-U∞，UA＝6102V （2）W＝qUAB，UAB＝W/q＝0.002J/10-5C＝2102V。 （3）將10－5C的正電荷從A移至B時電場力做正功，如果將負電荷從A移到B，負電荷所受電場力方向與正電荷所受電場力方向相反，電場力對正電荷做正功，對負電荷做功為負，大小為W=qUAB=0.2C2102V=40J （四）課堂練習 見教材133頁練習六（1）、（2）、（3）題。 （五）布置作業(yè) 133頁練習六（4）、（5）、題做在作業(yè)本上。 說明： 1．學習本節(jié)課學生易犯的一個錯誤是把電勢高低與場強大小直接聯(lián)系起來，認為電場中某點電勢高（低）電場強度就大（?。?。因此，我們在引入課題時要正確強調討論電勢差和場強的關系，并且在一開始先指出這兩個概念的不同之處。 2．在引導學生推導關系的過程中，要注意讓學生仔細體會推導思路，物理意義：從力的角度計算功是W=qEd，從能的角度來計算是W==qU。 3．要使學生明確公式U=Ed的使用條件是：勻強電場，且沿著場強方向。