電勢與等勢面教案 公開課教學設(shè)計

電勢與等勢面教案2【教學目標】1、知識目標(1)知道什么是等勢面，理解在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功；(2)知道電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；(3)知道處于靜電平衡的導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面；(4)知道實際中常取地球或與地球相連的導(dǎo)體作為電勢的參考位置，認為它們的電勢為零。2、能力目標(1)等勢面圖與等高線圖作對比，培養(yǎng)類比能力；(2)培養(yǎng)學生的分析推理能力、邏輯思維、設(shè)計實驗的能力。3、德育目標培養(yǎng)學生形成積極思維、善于推理的思維品質(zhì)，滲透物理美學教育。【教學重點】(1)等勢面的特點及幾種典型的等勢面的形狀；(2)理解電場線與等勢面垂直，理解在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功?！窘虒W難點】等勢面和電場線的關(guān)系?！窘虒W方法】類比法、講授法、推理歸納法?！窘叹邷蕚洹康湫偷牡葎菝娴耐队捌?、投影儀或多媒體課件?！菊n時安排】1課時【教學過程】一、導(dǎo)入新課上一節(jié)我們學習了電勢差和電勢。電荷q在電場中由一點移動到另一點時，電場上所做的功W與電荷量q的比值，叫做兩點間的電勢差。電勢差僅與電場中兩點的位置有關(guān)，故電勢差反映了電場本身的兩點的能的性質(zhì)。且電場中兩點間的電勢差，在數(shù)值上等于單位正電荷由一點移到另上點時電場力所做的功。電場中某點的電勢等于單位正電荷從該點移到零電勢點電場力所做的功。電勢也由電場本身的性質(zhì)決定，電勢的值與零勢點選取有關(guān)。電場中各點的場強不同，可形象而簡便地用電場線進行描述。同樣，能否用形象而簡便的方法反映電場中各點電勢的分布情況呢？因電勢是標量，電勢之值只有大小，無方向之分，所以不需要用帶方向的曲線。在地圖上常用等高線表示地形的高低，與此相似，我們可以把電場中各個電勢相等的點連起來，可能得到一個面，本節(jié)課我們就來學習這方面的知識。二、新課教學1、等勢面在電場中常用等勢面來表示電勢的高低。電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面，叫等勢面。等勢面不僅可形象描述電勢，而且每相鄰兩等勢面間距也可形象表示它們間的電勢差。2、幾種典型電場的等勢面(用CAI課件畫出幾種典型電場的等勢面)(1)點電荷電場中的等勢面，是以電荷為球心的一簇球面；下圖是點電荷電場中的等勢面及與等高線對比的示意圖。(2)等量異種點電荷電場中的等勢面，是兩簇對稱曲面；下圖是等量異種點電荷電場中的等勢面及與等高線對比的示意圖。(3)等量同種點電荷電場中的等勢面，也是兩簇對稱曲面；下圖是等量同種點電荷電場中的等勢面及與等高線對比的示意圖。(4)勻強電場中的等勢面，是垂直于電場線的一簇平面。電場線電場線等勢面3、等勢面的特點(1)同一等勢面上各點的電勢相等，在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。電荷從一個等勢面上的任一點移到另一個等勢面上的任一點，電勢能的變化量相同，電場力做的功相同。同一等勢面上，任意兩點間的電勢差為0，根據(jù)W＝qU＝0。所以，在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。注意：當電荷由等勢面上的一點移到等勢面上的另一點時，電場力做的總功為0，但在這個過程中，電場力不一定不做功。一個等勢面上的任意點到另一等勢面上的任一點間的電勢差都相同，所以電荷從一個等勢面上的任一點移到另一個等勢面上的任一點，電場力做的功都相同，因而電勢能的變化量也相同。(2)等勢面一定和電場線垂直，且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。若等勢面與電場線不垂直，場強將有沿等勢面的分量，電荷在等勢面上移動時電場力就會做功，與前面的結(jié)論矛盾。所以，等勢面一定處處和電場線不垂直。又沿電場線的方向，電勢是逐漸降低的，所以，電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。實際中測量電勢比測定場強容易，所以常用等勢面研究電場。先測繪等勢面的形狀和分布，再根據(jù)電場線與等勢面相互垂直，繪出電場線的分布，就可以知道電場的情況了。設(shè)計電子儀器(如示波管、電子顯微鏡等)中電極的形狀、大小和相互位置時，都需要經(jīng)過實驗測繪出等勢面的形狀和分布，推知電極所產(chǎn)生的電場的情況，以便確定符合實際要求的設(shè)計方案。(3)在相鄰等勢面間電勢差值相同的情況下，等勢面密處場強大，等勢面疏處場強小。場強大的地方，沿場強方向單位長度上的電勢差值較大，所以，在相鄰等勢面間電勢差值相同的情況下，等勢面密處場強大，等勢面疏處場強小。(4)不同電勢的等勢面在空間不能相交，同一電勢的等勢面一般也不相交。兩個不同電勢的等勢面若相交，則交點處有兩個電勢，這與電勢是描述電場的性質(zhì)，同一點只有惟一確定的電勢相矛盾。所以。兩個不同電勢的等勢面不能相交。同一電勢的等勢面若相交，交點處將會有兩個垂線，即交點處將出現(xiàn)兩個場強的方向，這與電場中同一點只有惟一確定的場強矢量相矛盾。所以同一電勢的等勢面一般也不相交(電勢等于零的點除外)。4、靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的又一特點處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體，其表面為一個等勢面。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零，電荷僅分布在導(dǎo)體的外表面上。因內(nèi)部場強處處為零，則在導(dǎo)體內(nèi)部任兩點間移動電荷都不做功，因而任兩點間的電勢差都為零，導(dǎo)體是個等勢體，導(dǎo)體表面是個等勢面。靜電平衡下的地球及與之相連的導(dǎo)體是等勢體。所以實際中常取地球或與之相連的導(dǎo)體的電勢為零。問題討論：(1)清楚了等勢面的分布及特點，你能不能根據(jù)等勢面畫出對應(yīng)的電場線？試著畫一畫看。參見幾種典型的等勢面分布圖及對應(yīng)的電場線的分布圖。(2)勻強電場的等勢面的特點。間距相等的平行平面。(3)在正的點電荷形成的電場中，放一原來不帶電的導(dǎo)體，達到靜電平衡后，用手接觸一下導(dǎo)體后拿開，再移走點電荷，導(dǎo)體帶什么電荷？與手接觸導(dǎo)體的哪一端有無關(guān)系？導(dǎo)體帶負電。與手接觸導(dǎo)體的哪一端無關(guān)。鞏固練習下列說法中正確的是()A．某勻強電場若用相鄰的兩個等勢面的電場差均相等的等勢面來表示，則這些等勢面一定是間隔相等的一系列平面B．凡是場強不為零的勻強電場，一定能夠用一些間隔相等、同一方向的平行電場線來描述C．某非勻強電場，它的電場線圖可能由間隔不等的同一方向的一些平行直線組成D．如果在某電場中各點的電場線都是方向相同、相互平行的直線，那么這個電場一定是勻強電場 答：ABD三、小結(jié)通過本節(jié)學習，主要學習了以下幾個問題：1．知道在電場中電勢相同的點構(gòu)成的面叫做等勢面。2．介紹了幾種典型的等勢面的形狀。3．等勢面的特點(1)同一等勢面上各點的電勢相等，在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。電荷從一個等勢面上的任一點移到另一個等勢面上的任一點，電勢能的變化量相同，電場力做的功相同。(2)等勢面一定和電場線垂直，且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。(3)在相鄰等勢面間電勢差值相同的情況下，等勢面密處場強大，等勢面疏處場強小。(4)不同電勢的等勢面在空間不能相交，同一電勢的等勢面一般也不相交。4．研究了靜電平衡下導(dǎo)體的又一特點：整個導(dǎo)體是個等勢體，導(dǎo)體表面是個等勢面。四、作業(yè)P132練習五 (2)(3)【板書設(shè)計】 六等勢面1、等勢面電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面，叫等勢面。2、幾種典型電場的等勢面(1)點電荷電場中的等勢面，是以電荷為球心的一簇球面；(2)等量異種點電荷電場中的等勢面，是兩簇對稱曲面；(3)等量同種點電荷電場中的等勢面，也是兩簇對稱曲面；(4)勻強電場中的等勢面，是垂直于電場線的一簇平面。3、等勢面的特點(1)同一等勢面上各點的電勢相等，在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。電荷從一個等勢面上的任一點移到另一個等勢面上的任一點，電勢能的變化量相同，電場力做的功相同。(2)等勢面一定和電場線垂直，且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。(3)在相鄰等勢面間電勢差值相同的情況下，等勢面密處場強大，等勢面疏處場強小。(4)不同電勢的等勢面在空間不能相交，同一電勢的等勢面一般也不相交。4、靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的又一特點處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體，其表面為一個等勢面?！窘滩姆治觥康葎菝娴膬?nèi)容雖然不