高中物理《1.6电场强度与电势差的关系》教案新人教版选修3_1

第6节电势差与电场强度的关系一、教材依据本节课选自人教版高中物理选修3-1第一章第六节“电势差与电场强度的关系”的内容。

二、设计思想1.教材分析电势差与电场强度是描述电场性质的两个重要物理量，电势差是描述电场中能的性质而电场强度则是描述电场中力的性质；这两个物理量虽然从不同的角度上描述了电场的性质，但是通过电场力做功在两者之间建立起了联系。

教材中以匀强电场为例通过分析和推理导出电场强度与电势差之间的关系；通过分析寻找物理量之间的内在联系，培养学生对科学的探究精神，同时能更好的理解电势与电场强度两个概念。

因此从教材上来看，本节课内容起到了一个桥梁，纽带的作用，将电场的两大重要性质联系起来；2.学情分析在学习本节课之前，同学们已经对电场强度，电势，电势差这些概念有了较好的了解，并且已经掌握了电场力做功的特点，知道了电场力做功与电势能变化的关系。

也懂得利用这些知识去解决一些实际的问题。

高二的学生通过了高一一年的学习已经具备了一定的推理能力，归纳总结能力。

所以在本节课中学生应该能够比较容易的推导出匀强电场中电势差与电场强度的关系，然而对于一般电场来讲，电势差与电场强度的关系应该怎样理解，这对于同学们来讲就应该比较困难了。

3.教学设计思路由于本节课是推导出之前学习的两个物理量电势差与电场强度之间的关系，因此本节课首先对以前学过的知识进行复习，然后通过“既然电势差和电场强度都是描述电场的物理量，那么它们之间有关系？”这样的一个问题引出本节课的内容。

以此来激发学生的好奇心和求知欲。

让学生通过学会亲自推导，了解该关系的来龙去脉，使学生在获取知识的同时，感受到成功的愉悦，进一步培养学生的科学探究精神。

接着教师将特殊情况引导到一般情况，如果不是沿场强方向移动电荷，结论还成立吗？引导学生讨论并得到结论。

培养学生的自主探究能力。

顺势从新的公式得到电场强度的新单位V/m。

接着通过例题的讲解和练习，让学生在练习中使知识点得到巩固，同时通过对习题的解答过程中也让他们尝到成功的喜悦。

1.6 电势差与电场强度的关系教学目标1、知识与技能知道在匀强电场中电势差与电场强度的定性和定量关系，掌握表达两者的公式。

2、过程与方法通过对匀强电场中电势差和电场强度的定性、定量关系的学习，培养学生的分析、解决问题的能力。

3、情感态度与价值观培养对物理学科的兴趣、坚定思考探索物理的的信念，领略物理方法的奥妙，体会物理科学的力量。

教学重点和难点重点：匀强电场中电势差与电场强度的关系。

难点：对公式 U=E d的理解及运用。

教学过程复习引入【引导】和学生一起复习电场强度和电势的相关知识（物理意义、定义式、标矢量、单位）。

【问题】电场强度和电势都可以描述电场的性质，那么这两者之间有什么关系？新课教学一、电势和电场强度的关系【问题1】电场强度大的地方电势是否一定高？反之又如何？分析：电场强度大的地方，电势不一定高；电场强度小的地方，电势不一定低。

【问题2】电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何？分析：电场强度为零的点电势不一定为零；电势为零的点电场强度不一定为零。

【结论】：电势和电场强度没有直接关系。

二、电势差与电场强度的关系【问题1】如图1.6-1所示，用两种方法计算点电荷q 从A 点移动到B 点过程中，静电力做了多少功？【分析】由静电力做功与A 、B 两点电势差的关系，可得AB W qU =由静电力与功的关系，可得W Fd qEd ==对比上面两式，可得 AB U Ed =其中AB U 表示A 、B 两点间的电势差，E 表示电场强度，d 表示A 、B 沿电场方向的距离。

【结论】匀强电场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。

理解：1、公式中d 必须是沿着电场方向的距离2、此公式仅适用于匀强电场3、运算时可直接带入绝对值【问题2】如果A 、B 两点间的距离不是沿着电场方向，公式中d 应该取什么？【分析】如图1.6-2所示，计算点电荷q 从A 点移动到B 点，静电力所做的功。

1.6 电势差与电场强度的关系一电势差与电场强度的关系1.公式 U=Ed 推导如图所示，匀强电场中，正电荷 q 在静电力作用下从 A 点沿电场方向移动到 B 点，A、B 间距离为 d ，电势差为 U AB，场强为 E 。

把正电荷 q 从 A 点移到 B 点时，静电力 qE 所做的功为 W=qEd 。

利用电势差和做功的关系，这个功又可表示 W=qU AB，比较这两个式子，可得 W=qEd=qU AB，得到公式 U=Ed 。

2.物理意义：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。

3.使用条件：此公式只适用于匀强电场。

4.对公式 U=Ed 的理解（1）公式中 d 必须是沿场强方向的距离。

当电场中的两点不在同一条电场线上时， d 应为两点在场强方向上的投影的距离，亦为电场中的两点所在的等势面的垂直距离。

可以定性分析某些问题。

例如，等差（2）对于非匀强电场，用公式 E=Ud等势面 E 越大， d 越小，因此可以断定等差等势面越密的地方电场强度越大。

如图所示，在点电荷的电场中有 A、B、C 三点，AB=BC ，要求比较 U AB与 U BC的大小时，可以利即 U=Ed 定性说明。

AB 段电场强度 E AB比BC 段的电场强度 E BC大，故|U AB|＞ |U BC|.用 E=Ud(3)跨步电压：地下电缆漏电、高压电线断裂后触地等情况，都会在地面上形成以漏点处为圆心的辐射状电场，沿电场方向任意两点之间就会有电势差。

若有人处在其中，在人沿远离漏点处跨步逃离的情况下，两脚间就有一电压，即“跨步电压”，人就会触电。

人若不动就不会触电，若要逃离的话，就要采用袋鼠式走动的方式，即用跳跃的方式逃离，就可以避免“跨步电压”。

二电场强度的另一种描述1.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间沿电场强度方向距离的比值。

2.公式：E=Ud3.大小：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。

《电势差》导学·学案
学生推导静电力做功与电势差的关系式 电荷q 从电场中A 点移到B 点
讨论：（1）U AB 由什么决定？由W AB 、q 决定吗？
（2）W AB 由q 、U AB 决定吗？ 电势差的单位：伏特 符号V 1V=1 J/C 电势差是标量。

注：应用公式q
W U AB
AB =
或AB AB qU W =计算时将各量的正、负号代入公式，并根据结果的正、负号进行判断。

课堂练习：
1、关于电势差和电场力作功的说法中，正确的是 ( ) A ．电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定
B ．电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电量决定
C ．电势差是矢量，电场力作的功是标量 D.电势差与电场力做功及电荷量q 无关
2、在如图所示的电场中，把点电荷q =+2×10-11C ，由A 点移到B 点，电场力做功W AB =4×10-11J 。

A 、B 两点间的电势差U AB 等于多少？B 、A 两点间的电势差U BA 等于多少？
3、如图所示的电场中，A 、B 两点间的电势差U AB =20 V ，将点电荷q = -2×10-9C ，由A 点移到B 点，静电力所做的功是多少？。

6.电势差与电场强度的关系【问题探究】【基础导学】一、电势差与电场强度的关系式 1．大小关系：U ＝Ed 或E ＝Ud推导过程如下：如右图所示，在匀强电场中，把一点电荷q 从A 移到B ，则电场力做功为：W AB ＝qU AB .另外，由于是匀强电场，电荷所受电场力为恒力，其对电荷做功也可由求功公式直接求解，W AB ＝F ·s AB ·cos θ＝qE ·AB ·cos θ＝qEd . 两式相比较，得：E ＝U AB d或U AB ＝Ed这就是匀强电场中的电势差与电场强度的关系，其中d 为移动电荷的始末位置沿电场线方向的距离，即匀强电场中两等势面间的距离．2．方向关系：场强的方向就是电势降低最快的方向．由于电场线跟等势面垂直，只有沿电场线方向，单位长度上的电势差才最大，也就是说电势降落最快的方向为电场强度的方向．但电势降落的方向不一定是电场强度方向． 二、从电势差的角度理解电场强度 1．由公式U AB ＝Ed 得E ＝ . 2．公式适用于 电场强度的计算．3．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 方向距离的比值． 4．电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的 ．【知识拓展】1．对公式U ＝Ed 的理解(1)从变形公式E ＝Ud 可以看出，电场强度越大，说明沿电场线方向电势差越大，表明电势降落的越快，因此电场强度除了能描述电场的力的性质外还有另一个物理意义，那就是：电场强度是描述电场中电势降落快慢的物理量，也同时说明，沿电场线方向电势降落最快． (2)公式中的d 可理解为匀强电场中两点所在等势面之间的距离，从图的分析可知，在匀强电场中，沿任意方向上以及与之平行的方向上、相等的长度上，电势降落相等．例如在下图中MN 方向上，相等长度电势降落相等．(3)对于非匀强电场，用公式E ＝Ud 可以定性分析某些问题．例如等差等势面E 越大处，d 越小．因此可以断定，等差等势面越密的地方电场强度也越大．现在举例来说明公式E ＝Ud 在非匀强电场中的应用．如右图所示，A 、B 、C 是同一电场线上的三点，且AB ＝BC ，由电场线的疏密程度可以看出E A ＜E B ＜E C ，所以AB 间的平均场强比BC 间的小，即EAB ＜EBC ，又因为U AB ＝AB ·E AB ，U BC ＝BC ·E BC ，所以U AB ＜U BC .2．电场强度与电势差的比较 物理量 电势差U电场强度E定义(1)电场中任意两点的电势之差，U AB ＝φA －φB(2)电荷在电场中两点间移动时， 静电力所做的功跟电荷量的比值放入电场中某一点的电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值定义式 U ＝W qE ＝F q意义 描述了电场的能的性质描述了电场的力的性质 大小 数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时，静电力所做的功 数值上等于单位电荷受到的力方向 标量，无方向规定为正电荷在该点所受静电力的方向联系在匀强电场中有U ＝Ed3．对三个电场强度公式E ＝F q 、E ＝kQ r2、E ＝Ud 的理解与认识区别公式 物理含义 引入过程适用 范围 说明E ＝F q是电场强度大小的 定义式F ∝q ，E 与F 、q 无关， 反映的是电场的性质 任何 电场 定义式中q 为试探电荷的电荷量E ＝k Q r 2是真空中点电荷场强 的决定式 由E ＝Fq和库仑定律导出点电荷形 成的电场 Q 为场源电荷的电荷量，E 表示 跟点电荷相距r 处的某点的场强 E ＝U d是匀强电场中场强 的决定式由F ＝qE 和W ＝qU 导出匀强 电场U 为沿电场线方向上相距为d 的 两点间的电势差【考点】图 1图 2图 4 1、（匀强电场中电场强度与电势差的关系）例题1：关于匀强电场中场强和电势差的关系，下列说法正确的是（ ）A ．任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积B ．沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等C ．电势降低的方向必是场强方向D ．在相同距离的两点上，电势差大的其场强也大 答案B2、（用Ed U =或dUE =定性分析非匀强电场中场强与电势差的关系）例题2：如图1所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a 、b 两点的电势分别为V A 50-=ϕ，V B 20-=ϕ，则a 、b 连线的中点c 的电势ϕ应为（ B ） A ．V C 35-=ϕ B ．V C 35->ϕ C ．V C 35-<ϕ D ．无法判断C ϕ的高低答案B3、（用Ed U =或dUE =求电势差或场强） 例题3：平行的带电金属板A 、B 间是匀强电场，如图2所示，两板间距离是5cm ，两板间的电压是60V ，问：（1）两板间的场强是多大？（2）电场中有P 、Q 两点，P 点离A 板的距离为0.5 cm ，Q 点离B 板的距离为0.5 cm ，求P 、Q 两点之间的电势差为多少？ （3）若B 板接地，P 、Q 两点的电势为多少？(（1）m V /102.13⨯ （2）48V （3）54V 6V)4、（场强三公式的区别与应用）例题4：如图3所示为一个水平方向的匀强电场，场强为m V /1093⨯，在电场内某水平面上一个做半径为10cm 的圆，在圆周上取如图所示的A 、B 、C 三点，另在圆心O 处放置电荷量为C 8-10的正点电荷，求： （1）A 、B 两点间的电势差；（2）C 点电场强度的大小和方向。

《电势差与电场强度的关系》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是“电势差与电场强度的关系”。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析“电势差与电场强度的关系”是高中物理选修 3-1 第一章静电场中的重要内容。

这部分知识既是对电场力做功、电势差等知识的深化和拓展，也为后续学习电容器、带电粒子在电场中的运动等内容奠定了基础。

教材首先通过回顾电场力做功与电势差的关系，引入了匀强电场中电势差与电场强度的定量关系。

然后通过理论推导和实例分析，帮助学生理解这一关系的物理意义和应用。

教材的编排注重知识的逻辑性和系统性，有助于培养学生的逻辑思维能力和分析问题的能力。

二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了电场力做功、电势差等基本概念，具备了一定的分析和解决问题的能力。

但是，对于电场强度和电势差这两个抽象的物理量之间的关系，学生理解起来可能会有一定的困难。

此外，学生在运用数学知识解决物理问题方面还不够熟练，需要在教学中加以引导和训练。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解匀强电场中电势差与电场强度的关系：U ＝ Ed，并能熟练运用。

（2）知道电场强度的另一个单位：伏特每米（V/m），并能与牛顿每库仑（N/C）进行换算。

（3）能够运用电势差与电场强度的关系解决有关问题。

2、过程与方法目标（1）通过对匀强电场中电势差与电场强度关系的推导，培养学生的逻辑推理能力。

（2）通过运用关系解决实际问题，提高学生运用数学知识解决物理问题的能力。

3、情感态度与价值观目标（1）通过对物理规律的探究，培养学生的科学探究精神和实事求是的科学态度。

（2）让学生体会物理知识与实际生活的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。

四、教学重难点1、教学重点（1）匀强电场中电势差与电场强度的关系：U ＝ Ed 及其应用。

（2）电场强度的单位换算。

2、教学难点（1）对电势差与电场强度关系的理解和推导。

《电势差》教学设计【教材分析】本节内容以电势的概念为起点，运用类比的方法引入电势差，同时得出电势差与零电势点的选取无关。

随后从功和能的角度，分析静电力做功和电势差的关系，进而加深对电场基本性质的认识。

【设计思路】为了让学生对电势差这个抽象的概念有一个直观的认识，首先用演示实验激发学习热情和求知欲望。

探索之旅从熟悉的匀强电场开始，在描述两点电势高低关系时自然的引入电势差这个概念。

再设计学生实验，探究电势差与零电势的关系。

学生的亲身参与，定能体会到电势差比电势更有意义，也有了深入了解电势差的冲动。

教师适时引导，将研究的方向指向静电力做功与电势差的关系。

从实验探究到理论推导，学生一步步接近电势差的本质，即电场能的性质。

最后回到起点---演示实验，一切豁然开朗。

【学情分析】本章的前四节，学生已经认识了电荷、电荷之间相互作用的规律，也学习了描述电场性质的几个物理量：电场强度、电势能、电势等。

静电力做功的特点，电场线与等势线，以及定义场强的方法都为学习本节打下基础。

力、功和能量等仍然是电磁学的主要概念，所以本节课的学习注重从这三方面蓄备知识、提升能力。

【核心素养】通过《电势差》的学习过程，培养学生的观察、探索能力。

提升学生的实验操作能力和科学素养。

培养学生的综合分析能力、善于动手、勤于动脑以及规范操作的良好实验素质、协作精神和实事求是的科学态度。

【教学目标】1、理解电势差的概念，知道电势差与零电势的选取无关。

2、掌握两点间电势差的表达式，知道电势差的正负号的意义。

3、知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算。

4、理解电势差的决定因素，正确认识电场能的性质。

【教学重点难点】重点：1、电势差的表达式，及电势差与零电势的关系。

2、静电力做功与电势差的关系。

难点：电势差的决定因素。

课前：【教学过程】引言：同学们，看教室里的这些灯管，如果不接电路的还能发光吗？请看，这是一个静电球，把灯管靠近球壳，有什么现象？演示实验：靠近静电球的灯管发出光亮。

电势差与电场强度的关系【教材分析】教材使用人教版物理选修3-1，本节内容主要是研究电势差与电场强度之间的关系，电势差与电场强度是本章重要的概念，它们分别描述了电场的两大性质：能的性质和力的性质，前者是标量，后者是矢量，但通过静电力做功在两者之间建立了联系，因此本节内容起一个桥梁、纽带的作用，将电场的两大性质联系了起来。

在教学过程中，对于非匀强电场，只要求学生定性了解电势差与电场强度的关系；对于匀强电场，也只要求学生了解它们的定量关系式即可。

【学情分析】前面已经学过了电场强度、电场力、电势差以及电场力所做的功，两种求电场力的功的方法学生也相对比较熟悉，本节课主要是公式Ed的使用条件UAB以及应用，所以对于这节课的教学，首先让学生自己动手推导，寻找到关系，也体验推动的乐趣，然后再利用所建立起来的关系解决相关的问题，但在各种图象d不在电场方向时的处理，学生还是很难把握。

【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，并能推导这个关系式。

2．会用U=Ed进行有关计算，明确d的含义。

3．定性把握非匀强电场中电势差与电场强度的关系。

（二）过程与方法1.看前面知识结构图：复习巩固旧知识引出新课通过知识网络图使学生掌握的知识更加牢固。

2．通过对匀强电场中电势差和电场强度的定性、定量关系的学习，培养学生的分析、解决问题的能力。

3．学生利用学过的知识分析推理、启发引导、分析推理，在教师的指导下总结应用。

4. 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。

（三）情感态度与价值观1．从不同角度认识电场、分析寻找物理量之间的内在联系，培养对物理学科的兴趣、坚定思考探索物理的的信念，让学生学会多角度多方面看问题。

2．通过公式的推导，让学生体会到物理中推理过程的逻辑美，领略物理方法的奥妙，体会物理科学的力量。

【教学重点】1．对匀强电场中电势差与电场强度的关系U＝Ed的理解。

高中物理选修3-1全册精品教案目录第一章静电场 ................................................................... - 2 -1.1电荷及其守恒定律........................................................ - 2 -1.2库仑定律................................................................ - 5 -1.3.1电场强度.............................................................. - 7 -1.3.2专题：静电平衡....................................................... - 12 -1.4电势能电势........................................................... - 15 -1.5电势差................................................................. - 17 -1.6电势差与电势强度的关系................................................. - 19 -1.7电容器与电容........................................................... - 21 -1.8带电粒子在电场中的运动................................................. - 23 - 第二章、恒定电流 .............................................................. - 26 -2.1、导体中的电场和电流（1课时）.......................................... - 26 -2.2、电动势（1课时）...................................................... - 28 -2.3、欧姆定律（2课时）.................................................... - 30 -2.4、串联电路和并联电路（2课时）.......................................... - 32 -2.5、焦耳定律（1课时）.................................................... - 34 - 第三章磁场 ................................................................... - 37 -3.1 磁现象和磁场（1课时）................................................ - 37 -3.2 、磁感应强度（1课时）................................................ - 39 -3.3 、几种常见的磁场（1.5课时）........................................... - 41 -3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时）................................... - 44 -3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时）........................................ - 47 -3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习）............................................................. - 49 -第—章静电场1.1电荷及其守恒定律教学三维目标（—）知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．（二）过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。