高中物理選修3-1全部教案

第一章靜電場

第一節(jié)電荷及其守恒定律

教學(xué)目標(biāo)：

(―)知識(shí)與技能

1.知道兩種電荷及其相互作用.知道電量的概念.

2.知道摩擦起電，知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負(fù)電

荷分開.

3.知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象，知道靜電感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中

的電荷分開.

4.知道電荷守恒定律.

5.知道什么是元電荷.

(-)過程與方法

1、通過對(duì)初中知識(shí)的復(fù)習(xí)使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自然界中的兩種電荷

2、通過對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)使學(xué)生明確摩擦起電和感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了

電荷，而是使物體中的電荷分開.但對(duì)一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的

代數(shù)和不變。

(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì)

教學(xué)重點(diǎn)：電荷守恒定律

教學(xué)難點(diǎn)：利用電荷守恒定律分析解決摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問題。

教學(xué)用具：絲綢，玻璃棒，毛皮，硬橡膠棒，絕緣金屬球，靜電感應(yīng)導(dǎo)體，通草

球。

教學(xué)過程：

(一)引入新課

新的知識(shí)內(nèi)容，新的學(xué)習(xí)起點(diǎn).本章將學(xué)習(xí)靜電學(xué).將從物質(zhì)的微觀

的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì)，電荷相互作用的基本規(guī)律，以及與靜止電荷相聯(lián)系

的靜電場的基本性質(zhì)。

［板書］第一章靜電場

復(fù)習(xí)初中知識(shí):

演示：摩擦過的物體具有了吸引輕小物體的性質(zhì)，這種現(xiàn)象叫摩擦起電，這樣的

物體就帶了電.

演示：用絲綢摩擦過的玻璃棒之間相互排斥，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒之間也相

互排斥，而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引，所以自然界存在兩種電荷.同種

電荷相互排斥，異種電荷相互吸引.

［板書］自然界中的兩種電荷

正電荷和負(fù)電荷：把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷，用正數(shù)表

示.把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負(fù)電荷，用負(fù)數(shù)表示.

電荷及其相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引.

(-)進(jìn)行新課：第1節(jié)、電荷及其守恒定律

【板書】

1、電荷

(1)原子的核式結(jié)構(gòu)及摩擦起電的微觀解釋

構(gòu)成物質(zhì)的原子本身就是由帶電微粒組成。

原子：包括原子核(質(zhì)子和中子)和核外電子。

(2)摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同.

實(shí)質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移.

結(jié)果：兩個(gè)相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷.

(3)金屬導(dǎo)體模型也是一個(gè)物理模型P3

用靜電感應(yīng)的方法也可以使物體帶電.

演示：把帶正電荷的球C移近彼此接觸的導(dǎo)體A,B(參見課本圖1.1—1).可以

看到A,B上的金屬箔都張開了，表示A,B都帶上了電荷.如果先把C移走，A

和B上的金屬箔就會(huì)閉合.如果先把A和B分開，然后移開C,可以看到A和B

仍帶有電荷；如果再讓A和B接觸，他們就不再帶電.這說明A和B分開后所帶

的是異種等量的電荷，重新接觸后等量異種電荷發(fā)生中和.

［板書］(4)、靜電感應(yīng)：把電荷移近不帶電的異體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象。

利用靜電感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電.

提出問題：靜電感應(yīng)的原因？

帶領(lǐng)學(xué)生分析物質(zhì)的微觀分子結(jié)構(gòu)，分析起電的本質(zhì)原因：把帶電的C移近金屬

導(dǎo)體A和B時(shí)，由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，使導(dǎo)體上的自由電

子被吸引過來，因此導(dǎo)體A和B帶上了等量的異種電荷.感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了

電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開，是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。

得出電荷守恒定律.

【板書】

2、電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一

個(gè)物體，或者從物體的?部分轉(zhuǎn)移到另一部分.

另一種表述：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和總是保持不變。

。引導(dǎo)學(xué)生分析問題與練習(xí)3

3.元電荷

電荷的多少叫做電荷量.符號(hào)：0或。單位：庫侖符號(hào)：C

元電荷：電子所帶的電荷量,用e表示.

注意:所有帶電體的電荷量或者等于e,或者等于e的整數(shù)倍。就是說，電荷量

是不能連續(xù)變化的物理量。

電荷量e的值：氏1.60XICT9c

比荷：電子的電荷量e和電子的質(zhì)量%的比值,為￡=1.76x10"C/kg

mc

小結(jié)：對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)

作業(yè)：

1.復(fù)習(xí)本節(jié)課文.

2.思考與討論：引導(dǎo)學(xué)生完成課本Ps問題與練習(xí)1-4

第二節(jié)庫侖定律

教學(xué)目標(biāo):

（-）知識(shí)與技能

1.掌握庫侖定律，要求知道點(diǎn)電荷的概念，理解庫侖定律的含義及其公式

表達(dá)，知道靜電力常量.

2.會(huì)用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.

3.知道庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)原理.

（二）過程與方法

通過演示讓學(xué)生探究影響電荷間相互作用力的因素，再得出庫侖定律

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

培養(yǎng)學(xué)生的觀察和探索能力

教學(xué)重點(diǎn)：掌握庫侖定律

教學(xué)難點(diǎn)：會(huì)用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算

教學(xué)方法：講授法

教學(xué)用具：庫侖扭秤（模型或掛圖）.

教學(xué)過程：

（一）復(fù)習(xí)上課時(shí)相關(guān)知識(shí)

（二）新課教學(xué)【板書】一一第2節(jié)、庫侖定律

提出問題：電荷之間的相互作用力跟什么因案有關(guān)？

演示：帶正電的物體和帶正電的小球之間的相互作用力的大小和方向.使同學(xué)通

過觀察分析出結(jié)論（參見課本圖L2—1）.

［板書］:1、影響兩電荷之間相互作用力的因素：L距離.2.電量.

2、庫侖定律

內(nèi)容表述：力的大小跟兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次

方成反比.作用力的方向在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線上

公式：F=k蜂

r

靜電力常量k=9.0X109N?m2/C2

適用條件：真空中，點(diǎn)電荷——理想化模型

介紹：（1）.關(guān)于“點(diǎn)電荷”，應(yīng)讓學(xué)生理解這是相對(duì)而言的，只要帶電體本

身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略，帶電體就可以看作點(diǎn)電荷.嚴(yán)格地說

點(diǎn)電荷是一個(gè)理想模型，實(shí)際上是不存在的.這里可以引導(dǎo)學(xué)生回顧力學(xué)中的質(zhì)

點(diǎn)的概念.容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：只要體積小就能當(dāng)點(diǎn)電荷，這一點(diǎn)在教學(xué)中應(yīng)結(jié)

合實(shí)例予以糾正.

（2）.要強(qiáng)調(diào)說明課本中表述的庫侖定律只適用于真空，也可近似地用于氣體

介質(zhì),對(duì)其它介質(zhì)對(duì)電荷間庫侖力的影響不便向?qū)W生多作解釋，只能簡單地指出：

為了排除其他介質(zhì)的影響，將實(shí)驗(yàn)和定律約束在真空的條件下.

擴(kuò)展：任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的.任意兩點(diǎn)電荷之間的

作用力都遵守庫侖定律.用矢量求和法求合力.

利用微積分計(jì)算得：帶電小球可等效看成電量都集中在球心上的點(diǎn)電荷.

靜電力同樣具有力的共性，遵循牛頓第三定律，遵循力的平行四邊形定則.

［板書］:3、庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)（1785年，法國物理學(xué)家.庫侖）

演示：庫侖扭秤（模型或掛圖）介紹：物理簡史及庫侖的實(shí)驗(yàn)技巧.

實(shí)驗(yàn)技巧：（1）.小量放大.（2）.電量的確定.

【例題1】：試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力.已知電子的質(zhì)量

mi=9.10X10-31kg,質(zhì)子的質(zhì)量m2=l.67X10-27（^.電子和質(zhì)子的電荷量都是

1.60X10T9c.

分析：這個(gè)問題不用分別計(jì)算電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力，而是列公式,

化簡之后，再求解.

解：電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力分別是

「Q1Q2lm,m2F,kQ,Q2

1222

rrF2Gm,?m2

F.9.0X109X1.60X10-19XL60X10^19

—=-----------------------------寸=2.3X103w9

F,6.67X10-"nX9.10X10-31X1.67XI0-27

可以看出，萬有引力公式和庫侖定律公式在表面上很相似，表述的都是力，這是

相同之處；它們的實(shí)質(zhì)區(qū)別是：首先萬有引力公式計(jì)算出的力只能是相互吸引的

力，絕沒有相排斥的力.其次，由計(jì)算結(jié)果看出，電子和質(zhì)子間的萬有引力比它

們之間的靜電引力小的很多，因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時(shí)，主要考

慮靜電力，萬有引力雖然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不計(jì).

【例題2］：詳見課本Pg

小結(jié)：對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)

作業(yè)：

1、復(fù)習(xí)本節(jié)課文及閱讀科學(xué)漫步

2、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)，練習(xí)1、2、4,作業(yè)3、5

第三節(jié)電場強(qiáng)度

教學(xué)目標(biāo):

（-）知識(shí)與技能

1.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，知道電場是客觀存在的一種

特殊物質(zhì)形態(tài).

2.理解電場強(qiáng)度的概念及其定義式，會(huì)根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的

計(jì)算，知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的.

3.能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式，并能用

此公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.

4.知道電場的疊加原理，并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡單的計(jì)算.

（二）過程與方法

通過分析在電場中的不同點(diǎn)，電場力F與電荷電量q的比例關(guān)系，使學(xué)生理

解比值F/q反映的是電場的強(qiáng)弱，即電場強(qiáng)度的概念；知道電場疊加的一般方法。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理電場問題的一般方法。

教學(xué)重點(diǎn)：電場強(qiáng)度的概念及其定義式

教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行簡單的計(jì)算

教學(xué)方法：對(duì)比法、講授法、啟發(fā)式

教學(xué)用具：

教學(xué)過程：

（-）引入新課

問題引入：電荷間的相互作用力是怎樣產(chǎn)生的？

（-）新課教學(xué)——第3節(jié)電場電場強(qiáng)度

1、電場：

啟發(fā)學(xué)生從哲學(xué)角度認(rèn)識(shí)電場，理解電場的客觀存在性，不以人的意識(shí)為轉(zhuǎn)

移，但能為人的意識(shí)所認(rèn)識(shí)的物質(zhì)屬性.利用課本圖1.3—1說明：電荷A和B

是怎樣通過電場與其他電荷發(fā)生作用.電荷A對(duì)電荷B的作用，實(shí)際上是電荷A

的電場對(duì)電荷B的作用；電荷B對(duì)電荷A的作用，實(shí)際上是電荷B的電場對(duì)電荷

A的作用.

（1）電荷之間的相互作用是通過特殊形式的物質(zhì)——電場發(fā)生的，電荷的周圍

都存在電場.

特殊性：不同于生活中常見的物質(zhì)，看不見，摸不著，無法稱量，可以疊加.

物質(zhì)性：是客觀存在的，具有物質(zhì)的基本屬性——質(zhì)量和能量.

（2）基本性質(zhì)：主要表現(xiàn)在以下幾方面

①放入電場中的任何帶電體都將受到電場力的作用，且同一點(diǎn)電荷在電場中不同

點(diǎn)處受到的電場力的大小或方向都可能不一?樣.

②電場能使放入其中的導(dǎo)體產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象.

③當(dāng)帶電體在電場中移動(dòng)時(shí)，電場力將對(duì)帶電體做功，這表示電場具有能量.

可見，電場具有力和能的特征

提出問題：同一電荷q在電場中不同點(diǎn)受到的電場力的方向和大小一般不

同，這是什么因素造成的？引出電場強(qiáng)度的概念：因?yàn)殡妶鼍哂蟹较蛐砸约案鼽c(diǎn)

強(qiáng)弱不同，所以同一電荷q在電場中不同點(diǎn)受到的電場力的方向和大小不同，我

們用電場強(qiáng)度來表示電場的強(qiáng)弱和方向.

2、電場強(qiáng)度（E）：

由圖L2T可知帶電金屬球周圍存在電場。且從小球受力情況可知，電場的

強(qiáng)弱與小球帶電和位置有關(guān)。引出試探電荷和場源電荷

（1）關(guān)于試探電荷和場源電荷（詳見PG

注意：檢驗(yàn)電荷是一種理想化模型，它是電量很小的點(diǎn)電荷，將其放入電場后對(duì)

原電場強(qiáng)度無影響

指出：雖然可用同一電荷q在電場中各點(diǎn)所受電場力F的大小來比較各點(diǎn)的電場

強(qiáng)弱，但是電場力F的大小還和電荷q的電量有關(guān)，所以不能直接用電場力的大

小表示電場的強(qiáng)弱.實(shí)驗(yàn)表明：在電場中的同一點(diǎn)，電場力F與電荷電量q成正

比，比值F/q由電荷q在電場中的位置所決定，跟電荷電量無關(guān)，是反映電場性

質(zhì)的物理量，所以我們用這個(gè)比值F/q來表示電場的強(qiáng)弱.

（2）電場強(qiáng)度

①定義：電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)

的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng).用E表示。

公式（大?。篍=F/q（適用于所有電場）

單位：N/C意義P,3

提出問題：電場強(qiáng)度是矢量，怎樣表示電場的方向呢？

②方向性：物理學(xué)中規(guī)定，電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場力

的方向相同.

指出：負(fù)電荷在電場中某點(diǎn)所受的電場力的方向跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向相反.

帶領(lǐng)學(xué)生討論真空中點(diǎn)電荷周圍的電場，說明研究方法：將檢驗(yàn)電荷放入點(diǎn)

電荷周圍的電場中某點(diǎn)，判斷其所受的電場力的大小和方向，從而得出該點(diǎn)場強(qiáng)。

唯一性和固定性

電場中某一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度E是唯一的，它的大小和方向與放入該點(diǎn)電荷q

無關(guān)，它決定于電場的源電荷及空間位置，電場中每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)著的電場強(qiáng)度與是

否放入電荷無關(guān).

帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)出真空中點(diǎn)電荷周圍電場的大小和方向.在此過程中注意引導(dǎo)

學(xué)生總結(jié)公式E=F/q和E=kQ/r2的區(qū)別及聯(lián)系.

3、（真空中）點(diǎn)電荷周圍的電場、電場強(qiáng)度的疊加

（1）點(diǎn)電荷周圍的電場

①大?。篍=kQ//（只適用于點(diǎn)電荷的電場）

②方向：如果是正電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q；如果是負(fù)電荷：

E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q.（參見課本圖L3—2）

說明：公式E=kQ/r2中的Q是場源電荷的電量,r是場中某點(diǎn)到場源電荷的距離.從

而使學(xué)生理解：空間某點(diǎn)的場強(qiáng)是由產(chǎn)生電場的場源電荷和該點(diǎn)距場源電荷的距

離決定的，與檢驗(yàn)電荷無關(guān).

提出問題：如果空間中有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，此時(shí)各點(diǎn)的場強(qiáng)是怎樣的呢？帶

領(lǐng)學(xué)生由檢驗(yàn)電荷所受電場力具有的疊加性，分析出電場的疊加原理.

（2）電場強(qiáng)度的疊加原理：某點(diǎn)的場強(qiáng)等于該點(diǎn)周圍各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該

點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和.

先分析方法（P>3-M）后舉例：先在同一直線再不在同一直線。

例如：課本圖1.3-3中P點(diǎn)的場強(qiáng)，等于+Q1在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)Ei和Q2在該

點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E2的矢量和.從而使學(xué)生進(jìn)一步理解到，任何帶電體都可以看做

是由許多點(diǎn)電荷組成的.利用點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算公式及疊加原理就可以計(jì)算出其

周圍各點(diǎn)場強(qiáng).

【例題】（課本R例題演變）在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷QI=+3.0X10-8C和Q2=—

3.OX10-8c,它們相距0.1m,求電場中A點(diǎn)的場強(qiáng).A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離相

等，r=0.1m

分析：點(diǎn)電荷Q1和Q2的電場在A點(diǎn)的場強(qiáng)分別為Ei和E2,它們大小相等，方

向如圖所示，合場強(qiáng)E在Ei和E2的夾角的平分線上，此平分線跟Qi和Q2的連

線平行.

解:E=Eicos600+E2cos60°

2

=2Eicos60。=2kQ1cos60°/r

代入數(shù)值得E=2.7X104N/C

可以證明：一個(gè)半徑為R的均勻球體（或球殼）在外部產(chǎn)生的電場，與一個(gè)位于

球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場相同，球外各點(diǎn)和電場強(qiáng)度一樣

即：E=kQ/r2

組織學(xué)生討論課本中的【說一說】，由學(xué)生討論后歸納：

（1）關(guān)于靜電平衡

（2）靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部電場的特點(diǎn)：

①處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零（注意：這時(shí)的場強(qiáng)是合場強(qiáng),

即外電場和感應(yīng)電場的疊加）

②處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。

4、電場線

（1）電場線：電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線

方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。

（2）電場線的基本性質(zhì)

①電場線上每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向.

②電場線的疏密反映電場強(qiáng)度的大?。ㄊ枞趺軓?qiáng)）.

③靜電場中電場線始于正電荷或無窮遠(yuǎn)，止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn).它不封

閉，也不在無電荷處中斷.

④任意兩條電場線不會(huì)在無電荷處相交（包括相切）

介紹各種點(diǎn)電荷電場線的分布情況。

5、勻強(qiáng)電場

（1）定義：電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的大小相等、方向相同的電場就叫勻強(qiáng)電場.

（2）勻強(qiáng)電場的電場線：是一組疏密程度相同（等間距）的平行直線.例如，兩等大、

正對(duì)且?guī)У攘慨惙N電荷的平行金屬板間的電場中，除邊緣附近外,就是勻強(qiáng)電場.

如圖1.3-10.

常見電場的電場線

電場電場線圖樣簡要描述

正點(diǎn)電荷米發(fā)散狀

負(fù)點(diǎn)電荷米會(huì)聚狀

等量同號(hào)電相斥狀

荷

等量異號(hào)電相吸狀

荷

勻強(qiáng)電場---平行的、等間距的、同向的直

線

（三）小結(jié)：對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)

討論電場力與電場強(qiáng)度的區(qū)別于聯(lián)系

^理量

比較前電場力電場強(qiáng)度

物理意義電荷在電場中所受力反映電場的力的屬性

區(qū)決定因素由電場和電荷共同決定僅由電場自身決定

大小F=qEE=F/q

正電荷受力與E同向規(guī)定E的方向?yàn)檎姾稍?/p>

方向

別負(fù)電荷受力與E反向該點(diǎn)的受力方向

單位NN/C（或V/m）

聯(lián)系F=qE（普遍適用）

第四節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì)

教學(xué)目標(biāo)：

（一）知識(shí)與技能

1、理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢(shì)能的概念、電勢(shì)能與電場力做功的關(guān)系。

2、理解電勢(shì)的概念，知道電勢(shì)是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。明確電勢(shì)

能、電勢(shì)、靜電力的功、電勢(shì)能的關(guān)系。了解電勢(shì)與電場線的關(guān)系，了解等勢(shì)面

的意義及與電場線的關(guān)系。

（二）過程與方法

通過與前面知識(shí)的結(jié)合，理解電勢(shì)能與靜電力做功的關(guān)系，從而更好的了解

電勢(shì)能和電勢(shì)的概念。

（三）情感態(tài)度價(jià)值觀

嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題，

增強(qiáng)科學(xué)探究的價(jià)值觀。

教學(xué)重點(diǎn)：理解掌握電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面的概念及意義。

教學(xué)難點(diǎn)：掌握電勢(shì)能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問題。

教學(xué)過程：

（-）復(fù)習(xí)引入

1.靜電力、電場強(qiáng)度概念，指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場，從本節(jié)起

將從能量的角度研究電場。

2.復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系。

從靜電力做功使試探電荷獲得動(dòng)能入手，提出問題：是什么能轉(zhuǎn)化為試探電

荷的動(dòng)能？引入新課。

（二）新課教學(xué)

1.靜電力做功的特點(diǎn)

結(jié)合課本圖1.4-1（右圖）分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均___________

強(qiáng)電場中沿不同路徑從A運(yùn)動(dòng)到B電場力做功的情況。

（1）q沿直線從A到B

（2）q沿折線從A到M、再從M到B

（3）q沿任意曲線線A到B

結(jié)果都一樣即：W=qELAM=qELABcos0

結(jié)論：在任何電場中，靜電力移動(dòng)電荷所做的功，只與始末兩點(diǎn)的位置有關(guān),

而與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。

與重力做功類比，引出：

2.電勢(shì)能

（1）電勢(shì)能：由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無關(guān)，電荷在電場

中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能。

（2）靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢(shì)能的變化量。寫

成式子為：IV=EPA-EPB

注意：

①.電場力做正功，電荷的電勢(shì)能減小；電場力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加

②.電場力做多少功，電勢(shì)能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢(shì)能與動(dòng)

能相互轉(zhuǎn)化，而它們的總量保持不變。

③.在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正，負(fù)電荷

在任一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù)。

在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù)，負(fù)電荷在任

意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正。

④.求電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能

電荷在電場中某一點(diǎn)A具有的電勢(shì)能瓦等于將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到電勢(shì)零點(diǎn)

電場力所做的功W的。即EP=W

⑤.求電荷在電場中A、B兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能高低

將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場力做功情況判斷，電場力做正功，電勢(shì)能減

小，電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能，反之電場力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，

電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能。

⑥電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定

若要確定電荷在電場中的電勢(shì)能，應(yīng)先規(guī)定電場中電勢(shì)能的零位置。

關(guān)于電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定：P>9（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）

所以：電荷在電場中某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)能位置

時(shí)電場力所做的功。如上式若取B為電勢(shì)能零點(diǎn)，則A點(diǎn)的電勢(shì)能為：

EPA=卬題=qEL,\B

舉例分析：對(duì)圖1.4-1中的各量附與一定的數(shù)值，后讓學(xué)生計(jì)算。

3.電勢(shì)一一表征電場性質(zhì)的重要物理量度

通過研究電荷在電場中電勢(shì)能與它的電荷量的比值得出。參閱P2。圖1.4-3

（1）定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的

電勢(shì)。用夕表示。標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。

E

（2）公式：（p=，（與試探電荷無關(guān)）

q

（3）單位：伏特（V）

（4）電勢(shì)與電場線的關(guān)系：電勢(shì)順著電場線降低。（電場線指向電勢(shì)降低的方向）

（5）零電勢(shì)位置的規(guī)定：電場中某一點(diǎn)的電勢(shì)的數(shù)值與零電勢(shì)的選擇有關(guān)，即

電勢(shì)的數(shù)值決定于零電勢(shì)的選擇.（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）

讓學(xué)生思考和討論七問題。引導(dǎo)學(xué)生分析問題與練習(xí)3、4

4.等勢(shì)面

（1）定義：電場中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面

（2）等勢(shì)面的性質(zhì)：

①.在同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，所以在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，電場力不

做功

②.電場線跟等勢(shì)面一定垂直，并且由電勢(shì)高的等勢(shì)而指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。

③.等勢(shì)面不相交，不相切

（3）等勢(shì)面的用途：由等勢(shì)面描繪電場線。

（4）兒種電場的電場線及等勢(shì)面

注意：①等量同種電荷連線和中線上

連線上：中點(diǎn)電勢(shì)最小

中線上：由中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)電勢(shì)逐漸減小，無窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零。

②等量異種電荷連線上和中線上

連線上：由正電荷到負(fù)電荷電勢(shì)逐漸減小。

中線上：各點(diǎn)電勢(shì)相等且都等于零。

第五節(jié)電勢(shì)差

教學(xué)目標(biāo)：

（一）知識(shí)與技能

理解掌握電勢(shì)差的概念、定義式與應(yīng)用。

（二）過程與方法

結(jié)合電勢(shì)、電勢(shì)能、靜電力做功，通過對(duì)比讓學(xué)生深入理解電勢(shì)差及其之間

的關(guān)系

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

培養(yǎng)學(xué)生對(duì)比的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯能力

教學(xué)重點(diǎn)：理解掌握電勢(shì)差的概念、定義式。

教學(xué)難點(diǎn)：根據(jù)電勢(shì)差的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

教學(xué)過程：

（-）復(fù)習(xí)上課時(shí)知識(shí)

要點(diǎn)：1、靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系。

2、電勢(shì)概念。——后引入新課

（-）新課教學(xué)

通過對(duì)重力場中的高度、高度差和電場中的電勢(shì)、電勢(shì)的差值進(jìn)行類比，并

結(jié)合Pis圖1、4-1分析得出：

1、電勢(shì)差

（1）定義：電場中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值，也叫電壓。用表示。

（2）公式：U=9,\一甲B或U8A=夕8一夕八①

所以有：UAB=-UBA②

注意：電勢(shì)差也是標(biāo)量，可正，可負(fù)。

2、靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系

電荷Q在電場中從A移動(dòng)到B時(shí)，靜電力做的功喘等于電荷在A、B兩點(diǎn)的

電勢(shì)能之差。

推導(dǎo)：WAB=EPA-EPB=-q（PB=q?一夕B）=4U"

所以有：WAB=qUAB或UAB=也坦③

q

即：電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場力做的功與試探電荷Q的比值。

注意：電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，只與AB位置有關(guān)

分析Pz,例題（這里略）

先引導(dǎo)學(xué)生畫示意圖。后解之。并對(duì)A、C間的電勢(shì)差的計(jì)算過程做補(bǔ)充說

明。

小結(jié)：對(duì)本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)進(jìn)行概括。

作業(yè)：1.引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。作業(yè)1、2,3做練習(xí)。

2.閱讀教材內(nèi)容

第六節(jié)電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系

教學(xué)目標(biāo)：

(-)知識(shí)與技能

掌握電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系

(-)過程與方法

通過對(duì)電場力做功的兩種不同方式的比較推導(dǎo)得出電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)

系

(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀

1、感知科學(xué)的價(jià)值和應(yīng)用

2、培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的興趣、堅(jiān)定學(xué)習(xí)思考探索的信念

教學(xué)重點(diǎn)：勻強(qiáng)電場中電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系

教學(xué)難點(diǎn)：電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系在實(shí)際問題中應(yīng)用。

教學(xué)過程：

(-)復(fù)習(xí)上課時(shí)知識(shí)

要點(diǎn)：電場強(qiáng)度、電勢(shì)差的概念

問題：既然電場強(qiáng)度、電勢(shì)差都可以描述電場，那么兩者有何關(guān)系？一引入

新課

(-)新課教學(xué)

結(jié)合圖1.6—1及電場力做功的兩種不同途徑推導(dǎo)，再引導(dǎo)學(xué)生比較得出：

勻強(qiáng)電場中電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系：UAB=Ed

即：勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場方向的距離的乖積

引導(dǎo)學(xué)生思考討論P(yáng)26問題

電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系也可以寫做：E=〃也

a

它的意義為：在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與兩點(diǎn)沿

電場線方向的距離的比值。

引導(dǎo)學(xué)生思考討論P(yáng)27問題

注意：

(1)上式的適用條件：勻強(qiáng)電場;

（2）d為勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)沿電場線方向的距離（等勢(shì)面間的距離）。

（3）電場強(qiáng)度與電勢(shì)無直接關(guān)系

①.電場強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)不一定為零，電勢(shì)為不為零取決于電勢(shì)零點(diǎn)。

如：處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零，電勢(shì)相等，是一個(gè)等勢(shì)體，若不選它為

電勢(shì)零點(diǎn)，導(dǎo)體上電勢(shì)就不為零。若選它為電勢(shì)零點(diǎn)，則導(dǎo)體電勢(shì)就為零。（結(jié)

合說一說）

②.電勢(shì)為零的地方電場強(qiáng)度不一定為零。如：點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中某點(diǎn)

定為電勢(shì)零點(diǎn)，但該點(diǎn)電場強(qiáng)度不為零，無窮遠(yuǎn)處場強(qiáng)和電勢(shì)都可認(rèn)為是零。

③.電場強(qiáng)度相等的地方電勢(shì)不一定相等，如在勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)相等，但

各點(diǎn)電勢(shì)不等。而處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零，處處相等，電勢(shì)也相等。

④.電勢(shì)相等的地方電場強(qiáng)度不一定相等。如在等量的異種電荷的電場中，

兩電荷連線的中垂面是一個(gè)等勢(shì)面，但場強(qiáng)不相等。而處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部

場強(qiáng)為零，處處相等，電勢(shì)也相等

小結(jié)：對(duì)本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)進(jìn)行概括，并引導(dǎo)學(xué)生概括場強(qiáng)三公式、對(duì)比其適用條件。

作業(yè)：1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。作業(yè)1、2,3、4做練習(xí)。

2、閱讀教材內(nèi)容

第七節(jié)電容器與電容

教學(xué)目標(biāo):

（一）知識(shí)與技能

1、知道什么是電容器及常見的電容器；

2、知道電場能的概念，知道電容器充電和放電時(shí)的能量轉(zhuǎn)換；

3、理解電容器電容的概念及定義式，并能用來進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算；

4、知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)，有什么關(guān)系；掌握平行板電

容器的決定式并能運(yùn)用其討論有關(guān)問題。

（―）過程與方法

結(jié)合實(shí)物觀察與演示，在計(jì)算過程中理解掌握電容器的相關(guān)概念、性質(zhì)。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

體會(huì)電容器在實(shí)際生活中的廣泛應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生探究新事物的興趣。

教學(xué)重點(diǎn)：掌握電容器的概念、定義式及平行板電容器的電容。

教學(xué)難點(diǎn)：電容器的電容的計(jì)算與應(yīng)用

教學(xué)用具：常見的電容器示教板,帶電羽的平行板電容器,靜電計(jì),介質(zhì)板,感

應(yīng)起電機(jī),電線

教學(xué)過程：

（-）復(fù)習(xí)前面相關(guān)知識(shí)

要點(diǎn)：場強(qiáng)、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差等。

（-）新課教學(xué)

展示各種電容器.并做解釋:這是一種能容納電荷的容器,今天我們來學(xué)習(xí)它

——電容器以及描述它容納電荷本領(lǐng)的物理量——電容

1、電容器

（1）構(gòu)造：任何兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器。

（2）電容器的充電、放電

操作：把電容器的一個(gè)極板與電池組的正極相連，另一個(gè)極板與負(fù)極相連，

兩個(gè)極板上就分別帶上了等量的異種電荷。這個(gè)過程叫做充電。

現(xiàn)象：從靈敏電流計(jì)可以觀察到短暫的充電電流。充電后，切斷與電源的連

線，兩個(gè)極板間有電場存在，充電過程中由電源獲得的電能貯存在電場中,稱為電

場能.

操作:把充電后的電容器的兩個(gè)極板接通,兩極板上的電荷互相中和，電容器

就不帶電了，這個(gè)過程叫放電.

現(xiàn)象:從靈敏電流計(jì)可以觀察到短暫的放電電流.放電后,兩極板間不存在電

場，電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.

提問：電容器在充、放電的過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是什么？待學(xué)生討論后總結(jié)

如下：

【板書】

充電——帶電量Q增加,板間電壓U增加,板間場強(qiáng)E增加，電能轉(zhuǎn)化為電場能

放電——帶電量Q減少,板間電壓U減少,板間場強(qiáng)E減少，電場能轉(zhuǎn)化為電能

2、電容

與水容器類比后得出。說明：對(duì)于給定電容器，相當(dāng)于給定柱形水容器，］

C（類比于橫截面積）不變。這是量度式，不是關(guān)系式。在C一定情況下，|

Q=CU,Q正比于U。

（1）定義：電容器所帶的電量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值，叫做電

容器的電容。

（2）公式：c=2

U

（3）單位：法拉（F）還有微法（〃F）和皮法（pF）1F=1O>F=1O12pF

（4）電容的物理意義：電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是由電容器

本身的性質(zhì)（由導(dǎo)體大小、形狀、相對(duì)位置及電介質(zhì)）決定的，與電容器是不是

帶電無關(guān).

3、平行板電容器的電容

（1）演示：感應(yīng)起電機(jī)給靜電計(jì)帶電（詳參閱P29圖1.7-4）

說明:靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的,用來測(cè)量電勢(shì)差.把它的金屬球與

一個(gè)導(dǎo)體相連,把它的金屬外殼與另一個(gè)導(dǎo)體相連,從指針的偏轉(zhuǎn)角度可以量出

兩個(gè)導(dǎo)體之間的電勢(shì)差U.

現(xiàn)象:可以看到：

①保持Q和d不變，S越小，靜電計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度越大，U越大，電容C越小;

②保持Q和S不變，d越大，偏轉(zhuǎn)角度越小，C越小.

③保持Q、d、S都不變，在兩極板間插入電介質(zhì)板，靜電計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度并且減

小，電勢(shì)差U越小電容C增大.

（2）結(jié)論:平行板電容器的電容C與介電常數(shù)￡成正比，跟正對(duì)面積S成正比,

跟極板間的距離d成反比.

平行板電容器的決定式：真空c=￡介質(zhì)C=

4成d471kd

4、常用電容器（結(jié)合課本介紹PQ

小結(jié)：對(duì)本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)進(jìn)行概括

作業(yè)：1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。

2、閱讀教材內(nèi)容。

第八節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

教學(xué)目標(biāo):

（-）知識(shí)與技能

1.了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。

2.重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)（類平拋運(yùn)

動(dòng)）0

3.知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。

（二）過程與方法

培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識(shí)分析解決帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1.滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因

素，不計(jì)粒子重力。

2.培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。

教學(xué)重點(diǎn)：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律

教學(xué)難點(diǎn)：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。

教學(xué)過程：

（一）復(fù)習(xí)力學(xué)及本章前面相關(guān)知識(shí)

要點(diǎn)：動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓定律、場強(qiáng)等。

（二）新課教學(xué)

1.帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)情況（平衡、加速和減速）++++

（1）.若帶電粒子在電場中所受合力為零時(shí)，即F合=0時(shí)，粒子將保持沔

靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。兒

例：（如圖）帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電？

分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)合=0,qE=mg,因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所

以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。

（2）.若F介W0（只受電場力）且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做

加速或減速直線運(yùn)動(dòng)。（變速直線運(yùn)動(dòng)）

打入正電荷（右圖），將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

設(shè)電荷所帶的電量為q,板間場強(qiáng)為E：|：一

|-而K'

電勢(shì)差為U,板距為d,電荷到達(dá)另一極板的速度為V,則

電場力所做的功為：W=qU=qEL

粒子到達(dá)另一極板的動(dòng)能為：Ek=\mv-

由動(dòng)能定理有：/=?”/（或］比=/”對(duì)恒力）

若初速為v。，則上列各式又應(yīng)怎么樣？讓學(xué)生討論并列出。

若打入的是負(fù)電荷（初速為V。），將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)情況可能如何,

請(qǐng)學(xué)生討論，并得出結(jié)論。

請(qǐng)學(xué)生思考和討論課本P33問題

分析講解例題1。（詳見課本PG

思考與討論：若帶電粒子在電場中所受合力F合#0,且與初速度方向有夾角（不

等于0°,180°）,則帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？（曲線運(yùn)動(dòng)）-一引出

2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力，且初速度v°_LE,則帶電粒子將在電場

中做類平拋運(yùn)動(dòng)）

復(fù)習(xí)：物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做

勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。物體的

實(shí)際運(yùn)動(dòng)為這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。

詳細(xì)分析講解例題2。

解：粒子均在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)

沿電場方向勻速運(yùn)動(dòng)所以有：L=v.t①

電子射出電場時(shí)，在垂直于電場方向偏移的距離為：

y=yat2②

粒子在垂直于電場方向的加速度：—③

mmmd

z\2

由①②③得：y=--—\—\④

2md1%J

代入數(shù)據(jù)得：y=0.36m

即電子射出時(shí)沿垂直于板面方向偏離0.36m

電子射出電場時(shí)沿電場方向的速度不變?nèi)詾椋?而垂直于電場方向的速度:

eUL

⑤

v±-at----------

mdv0

八叫eUL小

故電子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角。為:tan6=—=----⑥

%mdv0

代入數(shù)據(jù)得：0=6.8°

討論：若這里的粒子不是電子，而是一般的帶電粒子，則需考慮重力，上列各式

又需怎樣列？指導(dǎo)學(xué)生列出。

3.示波管的原理

(1)示波器：用來觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化

的電子儀器。其核心部分是示波管

(2)示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極

和熒光屏組成(如圖)。

(3)原理：利用了電子的慣性小、熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺暫留等，靈

敏、直觀地顯示出電信號(hào)隨間變化的圖線。

◎讓學(xué)生對(duì)P35的【思考與討論】進(jìn)行討論。

小結(jié)：

1、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩條主要線索

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)綜合電場力、電勢(shì)能的力學(xué)問題，研究的

方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)相同，它同樣遵循運(yùn)動(dòng)的合成與分解、力的獨(dú)立作用原理、牛

頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律.研究時(shí)，主要可以按以下兩條線

索展開.

(1)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——牛頓第二定律

根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定

帶電粒子的速度、位移等.這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的情況.

(2)功和能的關(guān)系——?jiǎng)幽芏ɡ?/p>

根據(jù)電場力對(duì)帶電粒子所做的功，引起帶電粒子的能量發(fā)生變化，利用動(dòng)能定理

或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化，研究帶電粒子的速度變化，經(jīng)歷的位移等.這條線索

同樣也適用于不均勻的電場.

2、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩類重要的思維技巧

(1)類比與等效

電場力和重力都是恒力，在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)可與重力作用下的運(yùn)動(dòng)類比.例

如，垂直射入平行板電場中的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)可類比于平拋，帶電單擺在豎直方

向勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)可等效于重力場強(qiáng)度g值的變化等.

(2)整體法(全過程法)

電荷間的相互作用是成對(duì)出現(xiàn)的，把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對(duì)象，就可以不必

考慮其間的相互作用.

電場力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān).它們分別引起

電荷電勢(shì)能的變化和重力勢(shì)能的變化，從電荷運(yùn)動(dòng)的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤

其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計(jì)算.

作業(yè)：1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。1、3、4做練習(xí)，作業(yè)2、5

2、閱讀教材內(nèi)容，及P36-37的科學(xué)足跡、科學(xué)漫步

第二章恒定電流

第一節(jié)導(dǎo)體中的電場和電流

教學(xué)目標(biāo)：

（-）知識(shí)與技能

1、了解電源的形成過程。

2、掌握恒定電場和恒定電流的形成過程。

（二）過程與方法

在理解恒定電流的基礎(chǔ)上，會(huì)靈活運(yùn)用公式計(jì)算電流的大小。

（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過本節(jié)對(duì)電源、電流的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意

識(shí)，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理問題。

教學(xué)重點(diǎn)：理解電源的形成過程及電流的產(chǎn)生。

教學(xué)難點(diǎn)：會(huì)靈活運(yùn)用公式計(jì)算電流的大小。

教學(xué)方法：探究、講授、討論、練習(xí)

教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

教學(xué)過程：

（-）引入新課

教師：人類通過對(duì)靜電場的研究不僅獲得了許多關(guān)于電現(xiàn)象的知識(shí)，而且形

成了若干重要的電學(xué)概念和研究方法，成為電學(xué)理論的重要基礎(chǔ)。

但是，無論在自然界還是生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，更廣泛存在著的是電荷流動(dòng)所引

起的效應(yīng)。那么，電荷為什么會(huì)流動(dòng)？電荷流動(dòng)服從什么規(guī)律，產(chǎn)生哪些效應(yīng)？

這些效應(yīng)對(duì)人類的生產(chǎn)、生活方式和社會(huì)進(jìn)步又起著怎樣的作用呢？

過渡：這節(jié)課就來學(xué)習(xí)有關(guān)電流的知識(shí)。（板書課題：導(dǎo)體中的電場和電流）

（-）新課教學(xué)

教師活動(dòng)：為什么雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流能使天空發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，但它

只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光？

通過現(xiàn)象對(duì)比，激發(fā)學(xué)生的求知欲。調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

過渡：要回答這個(gè)問題，就要從電源的知識(shí)學(xué)起。

1.電源

教師：（投影）教材圖—（如圖所示）

'fflii-i導(dǎo)或中

自由電子的定向

運(yùn)動(dòng)使兩個(gè)帶電：qj.O：0?

分別帶正、負(fù)電荷的A、B兩個(gè)導(dǎo)體球，它們的周圍存在電場。如果用一條

導(dǎo)線R將它們連接起來，分析A、B周圍的電場、A、B之間的電勢(shì)差會(huì)發(fā)生什么

變化？最后，A、B兩個(gè)導(dǎo)體球會(huì)達(dá)到什么狀態(tài)？R中出現(xiàn)了怎樣的電流？

學(xué)生活動(dòng)：在教師的引導(dǎo)下，分析A、B周圍的電場、A、B之間的電勢(shì)差的

變化情況。認(rèn)識(shí)到，最終A、B兩個(gè)導(dǎo)體球會(huì)達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。理解導(dǎo)線R中

的電流只能是瞬時(shí)的。

教師：（投影）教材圖2.1—2,（如圖所示）

提出問題：如果在AB之間接上一個(gè)裝置P,它能把經(jīng)過R流到A的電子取

走，補(bǔ)充給B,使AB始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，情況會(huì)怎樣呢？

引導(dǎo)學(xué)生討論、解釋可能會(huì)產(chǎn)生的現(xiàn)象。培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的思維能力。通過

學(xué)生回答，發(fā)表見解，培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)能力。

師生互動(dòng)，建立起電源的概念。

思考：電源P在把電子從A搬運(yùn)到B的過程中，電子的電勢(shì)能如何變化？電

源發(fā)揮了怎樣的作用？

過渡：在有電源的電路中，導(dǎo)線內(nèi)部的電場強(qiáng)度有何特點(diǎn)呢?

2、導(dǎo)線中的電場

教師：（投影）教材圖2.1—3,（如圖所示）

[B2.1-3假設(shè)在電源

負(fù)極之何連接一根分線

介紹圖中各部分的意義，取出圖中方框中的一小段導(dǎo)線及電場線放大后進(jìn)行

研究，如圖2.1—4所示。

教師引導(dǎo)學(xué)生討論導(dǎo)線中的電場將如何變化，最終又會(huì)達(dá)到怎樣的狀態(tài)。要

把思維的過程展現(xiàn)給學(xué)生。

圖2.14號(hào)埃與電源連通

后.導(dǎo)線內(nèi)很快彬成了沿

導(dǎo)線切緩方向的恒定電場.

說明：教師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用微元法和矢量疊加的方法，探究導(dǎo)線中電場的變

化情況，分析出最終導(dǎo)線兩側(cè)積累的電荷將達(dá)到平衡狀態(tài)，垂直于導(dǎo)線方向上電

場的分量將減為零，導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行。這里一定要強(qiáng)調(diào)，這是電

源電場和導(dǎo)線兩側(cè)的電荷得電場共同疊加的結(jié)果。

通過師生分析，建立起恒定電場的概念。引導(dǎo)學(xué)生理解電荷的“穩(wěn)定分布”

是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程，不是靜止不變的。

思考：在靜電場中所學(xué)的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場強(qiáng)度的關(guān)系等，在恒定電

場中還是否適用呢？

過渡：在恒定電場中自由電荷會(huì)受到電場力的作用，而發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，從而

形成電流，恒定電場中的電流有何特點(diǎn)，又如何描述呢？

3、恒定電流

教師：恒定電場中的電流是恒定不變的，稱為恒定電流（為什么？）o

電流的強(qiáng)弱就用電流這個(gè)物理量來描述。

電流的定義：物理上把通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用的

時(shí)間t的比值稱為電流。用I表示電流。電流的定義式是什么？

學(xué)生：I=f

教師：回憶一下初中學(xué)過的知識(shí)，電流的單位有哪些？它們之間的關(guān)系是什

么？

學(xué)生：在國際單位制中，電流的單位是安培，簡稱安，符號(hào)是A。

電流的常用單位還有毫安(mA)和微安(口A)。

它們之間的關(guān)系是：1mA=103A；1UA=106A

教師：1A的物理意義是什么？

學(xué)生：如果在1s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是1C,導(dǎo)體中的電流就是1Ao

即1A=1C/s

［投影］教材42頁例題，教師引導(dǎo)學(xué)生分析題意，構(gòu)建物理模型，培養(yǎng)學(xué)

生分析問題解決問題的能力。

例題■有一條橫栽面積5=1mm：的銅導(dǎo)線,通過的電

流/=iA.已知銅的密度p=8.9x10'kg/m\銅的庠爾質(zhì)麻

M=6.4x］():kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)％=6.Sxitf'mol

電子的電量。=-16x10求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)

的速率。

解設(shè)自由電子在導(dǎo)線內(nèi)定向移動(dòng)的速率是幾

取一段導(dǎo)線(圖2.1-5),自由電不從它的左端定向移動(dòng)到

右端所用的時(shí)間記為則這段導(dǎo)線的長度為“人體積為質(zhì)

域?yàn)閜tuSa這段導(dǎo)線中的原廣數(shù)為

pvtS

H=--------

M

可以認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電廣（一

般條件下銅可視做一價(jià)元素）.則這段導(dǎo)線中的自由電子數(shù)目叼

銅原子的數(shù)目相等,也等干〃.

由F時(shí)間，內(nèi)這些電子全部通過右端懂截面.因此通過橫截

面的電荷量是

pvtS..

q=ne=-E—rr-N.c

M

把這個(gè)式子代入/=:,得

_pvSN^e

Mvt

從中解出

1?2.1-5導(dǎo)線空項(xiàng)的門的

IM電子寶過時(shí)阿，料達(dá)右筆.

v=--------

pSN?

代人數(shù)值后得

v=7.5x|()'m/s

師生互動(dòng)：討論,如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我

們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符？怎樣解釋？

點(diǎn)評(píng)：通過對(duì)結(jié)論的討論，深化對(duì)物理概念和規(guī)律的理解。

（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)

教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)-一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同

學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑

板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。

點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。

教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他

們自己的知識(shí)框架。

（四）實(shí)例探究

關(guān)于電流的方向

【例1】關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是

A.金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向

B.在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定

C.不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向

D.電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)

的方向相同

解析：正確選項(xiàng)為c

電流是有方向的，電流的方向是人為規(guī)定的。物理上規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的

方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向一定與電流的方向相反。

關(guān)于電流的計(jì)算

［例2］某電解質(zhì)溶液，如果在Is內(nèi)共有5.0X1018個(gè)二價(jià)正離子和1.0

XI。.個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某橫截面，那么通過電解質(zhì)溶液的電流強(qiáng)度是多大？

解析：設(shè)在t=ls內(nèi)，通過某橫截面的二價(jià)正離子數(shù)為n?一價(jià)離子數(shù)為

n2,元電荷的電荷量為e,則t時(shí)間內(nèi)通過該橫截面的電荷量為q=(2m+nz)e

q_(2〃1+%)e2x5.0x1018+1.0*1()19

電流強(qiáng)度為I=，=t=1X1.6X10-19A=3.2A

［例3］氫原子的核外只有一個(gè)電子，設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道

上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e,運(yùn)動(dòng)速率為v,求電子繞核運(yùn)動(dòng)的

等效電流多大？

解析：取電子運(yùn)動(dòng)軌道上任一截面，在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過這個(gè)

截面的電量q=e,由圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)有：

2成

T二v

根據(jù)電流的定義式得：

q_ev

1=t2TTR

作業(yè)：書面完成P43"問題與練習(xí)”第1、2題；思考并回答第3題。

第二節(jié)電動(dòng)勢(shì)

教學(xué)目標(biāo)：

(-)知識(shí)與技能

理解電動(dòng)勢(shì)的概念，掌握電動(dòng)勢(shì)的定義式。

(-)過程與方法

通過本節(jié)課教學(xué)，使學(xué)生了解電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化過程，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)素

質(zhì)的培養(yǎng)，。

(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀

了解生活中的電池，感受現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步。

教學(xué)重點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)的概念，對(duì)電動(dòng)勢(shì)的定義式的應(yīng)用。

教學(xué)難點(diǎn)：電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化；電動(dòng)勢(shì)概念的理解。

教學(xué)方法：探究、講授、討論、練習(xí)

教學(xué)用具：各種型號(hào)的電池，手搖發(fā)電機(jī)，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

教學(xué)過程：

(-)引入新課

教師：引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的“電源”的概念。

在教材圖2.1-2中電源的作用是什么？

教師：(投影)(如圖所示)

R,-'.

6t==[TJ==&^

ffl2.1-2電源

學(xué)生思考，選出代表回答：電源能夠不斷地將電子從/搬運(yùn)到反從而使/、

8之間保持一定的電勢(shì)差；電源能夠使電路中保持持續(xù)電流。

教師：電源"在把電子從/搬運(yùn)到8的過程中，電子的電勢(shì)能如何變化？從

另一個(gè)角度看，電源又發(fā)揮了怎樣的作用？

學(xué)生思考，選出代表回答：電子的電勢(shì)能增加了。電源為電路提供了電能。

教師：自然界中的能量是守恒的，電源為電路提供了電能，必然會(huì)有其他形

式的能量減少，從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度，你認(rèn)為電源是個(gè)怎樣的裝置呢？

學(xué)生思考，選出代表回答：電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

過度：電源又是如何把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的呢？不同的電源把其他形式

的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)一樣嗎？這個(gè)本領(lǐng)用什么來描述呢？

（二）新課教學(xué)

1、電源

教師