人教版高中物理选修3-1电势差与电场强度的关系教案

人教版高中物理选修3-1电势差与电场强度的关系教案一、教学目标1.知识与技能目标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。会用U=Ed进行有关计算，明确d的含义。理解公式U=Ed的适用条件，能根据匀强电场的特点分析解决电场中的相关问题。2.过程与方法目标通过推导U=Ed，培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。通过分析电场强度和电势差的关系，培养学生的逻辑推理能力和类比思维能力。3.情感态度与价值观目标通过探究电势差与电场强度的关系，培养学生探究物理规律的兴趣和科学态度。体会物理知识之间的内在联系，培养学生的综合应用能力和科学素养。二、教学重难点1.教学重点匀强电场中电势差与电场强度关系公式U=Ed的推导及理解。运用公式U=Ed进行相关计算和解决实际问题。2.教学难点公式中d的含义及适用条件的理解。如何引导学生从电场强度和电势差的概念出发，推导出它们之间的定量关系，并能灵活运用。三、教学方法讲授法、讨论法、推导法、类比法、练习法相结合四、教学过程（一）新课导入（5分钟）1.复习回顾提问学生电场强度和电势差的概念。电场强度：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，E=F/q。电势差：电场中两点间电势的差值，UAB=φAφB。引导学生回顾电场强度的方向规定和电势差与电场力做功的关系WAB=qUAB。2.情境引入展示一幅等高线地形图，让学生观察等高线的疏密与地势变化的关系。类比电场中等势面的疏密与电场强度的关系，引出本节课要探究的电势差与电场强度的关系。提出问题：电场强度和电势差之间有什么定量关系呢？激发学生的学习兴趣，引入新课。（二）新课讲授（30分钟）1.匀强电场中电势差与电场强度关系的推导（15分钟）如图所示，在匀强电场中，有一条电场线与等势面垂直，沿电场线方向取两点A、B，间距为d，电势分别为φA、φB。让学生思考：一个电荷量为q的正电荷从A点移动到B点，电场力做的功WAB如何计算？学生回答：根据WAB=qUAB，又因为WAB=qEd（电场力做功公式W=Fd，在匀强电场中F=qE）。教师引导学生推导：由qUAB=qEd，两边同时约去q，得到UAB=Ed。强调推导过程中的几个要点：公式U=Ed只适用于匀强电场。d是沿电场线方向两点间的距离。电场强度E的方向是电势降低最快的方向，U=Ed中的U是沿电场强度方向的电势差。2.公式U=Ed的理解（10分钟）d的含义通过具体例子，如在一个水平向右的匀强电场中，有两点A、B，A点在B点上方，沿电场线方向的距离为d。让学生理解d就是沿电场线方向两点间的距离，而不是两点间的直线距离。展示一些不同方向电场线的匀强电场，让学生指出沿电场线方向两点间的距离d如何确定，加深对d含义的理解。U与E的关系引导学生分析公式U=Ed，说明在匀强电场中，电场强度E越大，沿电场线方向相同距离d上的电势差U就越大。类比：可以把电场强度E类比为重力场中的重力加速度g，电势差U类比为高度差h，d类比为沿重力方向的距离。在重力场中，g越大，沿重力方向相同距离上的高度差越大。让学生通过这种类比，更好地理解U与E的关系。3.公式U=Ed的应用（5分钟）出示例题1：在匀强电场中，电场强度E=2×10³N/C，A、B两点沿电场线方向的距离d=0.05m，求A、B两点间的电势差UAB。学生独立完成计算，教师巡视指导，然后请一位学生上台板演。解：根据U=Ed，可得UAB=2×10³×0.05V=100V。出示例题2：如图所示，匀强电场的电场强度E=100V/m，A、B两点间的距离d=0.2m，AB连线与电场线夹角θ=60°，求A、B两点间的电势差UAB。引导学生分析：d是沿电场线方向的距离，所以要先求出沿电场线方向的距离d'。学生思考并计算，教师讲解：d'=dcosθ=0.2×cos60°m=0.1m，再根据U=Ed'，可得UAB=100×0.1V=10V。（三）课堂小结（5分钟）1.请学生回顾本节课所学内容，总结电势差与电场强度的关系公式U=Ed的推导过程、公式中各物理量的含义及适用条件。2.教师进行补充和完善，强调重点内容：公式U=Ed只适用于匀强电场。d是沿电场线方向两点间的距离。电场强度E的方向是电势降低最快的方向，U=Ed中的U是沿电场强度方向的电势差。通过公式U=Ed，可以在已知电场强度和距离时求电势差，或者已知电势差和距离时求电场强度。（四）课堂练习（10分钟）1.在匀强电场中，A、B两点间的电势差UAB=50V，沿电场线方向的距离d=0.1m，求该匀强电场的电场强度E。2.如图所示，匀强电场的电场强度E=5×10³N/C，A、B两点间的距离L=0.2m，AB连线与电场线夹角α=37°，求A、B两点间的电势差UAB。3.一个电子从电场中的A点移动到B点，克服电场力做功5eV，已知A点的电势为φA=3V，求B点的电势φB。（提示：先根据电场力做功与电势差的关系求出UAB，再由UAB=φAφB求解φB）学生完成练习后，教师进行点评，针对学生出现的问题进行讲解，强化对电势差与电场强度关系的理解和应用。（五）布置作业（5分钟）1.书面作业：教材课后习题第1、2、3题。2.拓展作业：查阅资料，了解电势差与电场强度关系在实际生活中的应用，如静电除尘、喷墨打印机等，写一篇简短的科普文章。思考：在非匀强电场中，能否用U=Ed来计算电势差？如果不能，如何计算非匀强电场中的电势差？五、教学反思通过本节课的教学，学生在理解和推导电势差与电场强度的关系公式U=Ed方面取得了较好的效果。在教学过程中，通过复习回顾相关知识，创设情境引入新课，激发了学生的学习兴趣。在推导公式时，引导学生逐步分析，培养了学生的逻辑推理能力和运用数学知识解决物理问题的能力。通过实例分析和练习，让学生及时巩固了所学知识，提高了运用公式解决问题的能力。然而，在教学中也发现了一些不足之处。部分学生对公式中d