《電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)

粵教版—物理—必修3第一章第五節(jié)《電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)：物理概念在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要深入理解電勢(shì)差的概念，并學(xué)習(xí)如何通過(guò)計(jì)算求得電勢(shì)差。同時(shí)，學(xué)生還需了解靜電力做功與電勢(shì)差之間的關(guān)系，掌握電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差之間的相關(guān)知識(shí)。此外，為更加深入地理解電勢(shì)差及其在電場(chǎng)中的應(yīng)用，建議學(xué)生學(xué)習(xí)具體實(shí)例或者案例分析，為理論知識(shí)帶來(lái)更豐富的實(shí)際情景，形成物理觀念?？茖W(xué)思維在學(xué)習(xí)物理時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解并精確定義物理概念在物理學(xué)中的重要性非常關(guān)鍵。學(xué)生需要全面地了解每個(gè)概念的含義、基本特征和表達(dá)方式，從而可以更加清晰地掌握所學(xué)知識(shí)，有助于建立扎實(shí)的物理基礎(chǔ)。通過(guò)分析推理，導(dǎo)出電勢(shì)差等于電場(chǎng)力做的功與移動(dòng)電荷的電量之比，體會(huì)比值定義法的意義。同時(shí)，在學(xué)習(xí)物理時(shí)，也需要著重強(qiáng)調(diào)如何運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題。這涉及到學(xué)生尋找現(xiàn)實(shí)世界中出現(xiàn)的物理問(wèn)題并使用所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)。因此，深入理解并精確定義物理概念，以及能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的能力，都是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時(shí)不可忽視的重要方面?？茖W(xué)探究引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考并探究電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。這需要學(xué)生對(duì)電荷、電場(chǎng)及電勢(shì)等物理概念有相應(yīng)的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)，并進(jìn)行科學(xué)合理的分析和推理。同時(shí)，通過(guò)探究靜電力做功與電勢(shì)差之間的關(guān)系，可以深入理解電勢(shì)和電場(chǎng)在本質(zhì)上的含義與區(qū)別?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任在學(xué)習(xí)電場(chǎng)力做功、電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度等概念的過(guò)程中，學(xué)生不僅可以掌握這些物理量之間的關(guān)系，更重要的是能夠深入理解它們?cè)谖锢韺W(xué)中的科學(xué)本質(zhì)。電場(chǎng)力做功、電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度等概念都是研究電學(xué)現(xiàn)象的基礎(chǔ)性概念，理解這些概念有助于學(xué)生更好地理解和應(yīng)用相關(guān)知識(shí)，同時(shí)提高自己的綜合素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)。教材內(nèi)容與體系安排本節(jié)內(nèi)容是《靜電場(chǎng)的描述》這一章的最后一節(jié)，是緊隨著上一節(jié)《電勢(shì)能和電勢(shì)》之后的關(guān)鍵部分。主要涵蓋了靜電力做功與電勢(shì)差之間的關(guān)系、以及電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的聯(lián)系等方面。通過(guò)學(xué)習(xí)本節(jié)課程，學(xué)生不僅可以對(duì)整個(gè)靜電場(chǎng)的知識(shí)有一個(gè)更加全面的把握，還為學(xué)習(xí)下一章《靜電場(chǎng)的應(yīng)用》奠定重要的基礎(chǔ)。同時(shí)，在本節(jié)課中，物理思維方法得到了廣泛運(yùn)用，尤其是類比思維的應(yīng)用，幫助學(xué)生探索新的知識(shí)點(diǎn)，并將具體的物理概念轉(zhuǎn)化并應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中，從而有效地推進(jìn)了學(xué)科教學(xué)的深入發(fā)展。學(xué)情分析認(rèn)知層面電場(chǎng)是一個(gè)比較抽象的概念，因此在本章《靜電場(chǎng)的描述》的最后一節(jié)中，我們需要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和空間想象力。在前面幾個(gè)部分的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)獲得了一定的相關(guān)知識(shí)，這些將有助于他們更好地理解和掌握本節(jié)課程的內(nèi)容。能力層面學(xué)生具備一定的自學(xué)能力和類比分析能力，已經(jīng)學(xué)習(xí)掌握了電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面等知識(shí)。因此，他們可以深入探究靜電力做功與電勢(shì)差之間的關(guān)系，并掌握電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差之間的相關(guān)知識(shí)。但是，考慮到學(xué)生在分析問(wèn)題方面存在一定的限制，為了更好地提高學(xué)生對(duì)于本課程的理解與掌握，教師需要在問(wèn)題設(shè)計(jì)方面花費(fèi)更多心思并進(jìn)行有效引導(dǎo)，從而降低難度，并使學(xué)生更好地融入課程中。思維層面本章《靜電場(chǎng)的描述》的最后一節(jié)內(nèi)容旨在讓學(xué)生理解電場(chǎng)力和能的性質(zhì)，并將電場(chǎng)的知識(shí)點(diǎn)融為一體。同時(shí)，通過(guò)本節(jié)課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的類比能力，以及問(wèn)題分析與推理能力。學(xué)生的理論探究不僅有助于提高他們解決問(wèn)題的能力，還能夠促進(jìn)他們對(duì)于物理概念和規(guī)律的深入理解。在課程中，學(xué)生將會(huì)進(jìn)行分析、思考和描述相關(guān)概念和規(guī)律，從而有效地提升他們運(yùn)用物理語(yǔ)言進(jìn)行思考和表述的能力。態(tài)度與責(zé)任層面本單元旨在讓學(xué)生通過(guò)運(yùn)用物理原理和研究方法，解決與生產(chǎn)、生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。此過(guò)程不僅有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于科學(xué)探索的價(jià)值觀，而且能夠通過(guò)知識(shí)類比和遷移，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并培養(yǎng)其靈活運(yùn)用知識(shí)和對(duì)科學(xué)的求知欲。教學(xué)重點(diǎn)：電勢(shì)差的概念。靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)：電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。教學(xué)方法：設(shè)置問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論探究，并進(jìn)行探討與擴(kuò)展。課時(shí)安排：1課時(shí)問(wèn)題引入：分別選取地面和B所在的平面為參考平面，A、B兩點(diǎn)的高度差是否改變？選取不同的參考平面，從A到B重力做的功是否改變？影響重力做功大小的是A、B兩點(diǎn)的高度，還是A、B兩點(diǎn)之間高度差？【進(jìn)行類比】某個(gè)電荷在確定的電場(chǎng)中由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，影響靜電力做功的因素是A點(diǎn)或B點(diǎn)的電勢(shì)值呢？還是A、B兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值呢？【提出問(wèn)題】場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)、電勢(shì)差有什么聯(lián)系？新課教學(xué)：電勢(shì)差概念：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值叫作電勢(shì)差，也叫電壓，用符號(hào)“”表示。設(shè)電場(chǎng)中點(diǎn)A電勢(shì)為，點(diǎn)B電勢(shì)為，則兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差或者：電勢(shì)差也叫電壓，單位是福特（V）。電勢(shì)差是標(biāo)量，可以是正值，也可以是負(fù)值。描述電勢(shì)差時(shí)，必須指明是哪兩點(diǎn)的電勢(shì)差。電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，由電場(chǎng)本身的性質(zhì)及初、末位置決定。電勢(shì)差的正負(fù)不表示方向，表示電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的相對(duì)高低。電勢(shì)差的大小與試探電荷無(wú)關(guān)，電勢(shì)差由場(chǎng)源電荷和兩點(diǎn)的位置決定?！居懻撆c交流】當(dāng)電量為的電荷從點(diǎn)A移至點(diǎn)B時(shí)，電場(chǎng)力做功為，而A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為。如何借助電勢(shì)能作為“橋梁”，找出電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差之間的關(guān)系呢？定義：電場(chǎng)力所做的功與所移動(dòng)電荷的電量之比叫作電勢(shì)差。定義式：【思考】總結(jié)靜電力做功的方法例題1：如圖所示，已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的方向與等腰直角△ABC所在的平面平行。將帶電量為6×10－6C的負(fù)點(diǎn)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了2.4×10－5J的功，再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做功1.2×10－5J。（1）求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。（2）該負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)電勢(shì)能變化了多少？二、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系【思考】如圖所示是一勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，A、B兩點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線上，它們之間的距離為d，電勢(shì)差為U。如何借助電場(chǎng)力所做的功W作為“橋梁”，找出電勢(shì)差U與場(chǎng)強(qiáng)E的關(guān)系呢？如果A、B不在同一條電場(chǎng)線上，電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系是什么樣的？【結(jié)論】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離的乘積。表達(dá)式：，變形：。場(chǎng)強(qiáng)的另一個(gè)單位：V/m。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差。電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向是電勢(shì)降低最快的方向?！舅伎肌咳鐖D所示為一不規(guī)則帶電體的電場(chǎng)線和等勢(shì)面，圖中每相鄰兩條等勢(shì)線之間的電勢(shì)差是相等的。為什么電場(chǎng)線密的地方等勢(shì)線也密，電場(chǎng)線稀疏的地方等勢(shì)線也稀疏？【拓展】點(diǎn)電荷周?chē)葎?shì)面分布間距不相等。勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿電場(chǎng)線方向任意相等距離上的電勢(shì)差相等。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿同一方向任意相等距離上的電勢(shì)差相等。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，兩條平行線段上相等距離的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差相等。例題2：如圖所示，P、Q兩金屬板間的電勢(shì)差大小為50V，板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向水平向左，板間的距離d＝10cm，其中Q板接地，兩板間的A點(diǎn)距P板4cm.求：P板及A點(diǎn)的電勢(shì).保持兩板間的電勢(shì)差不變，而將Q板向左平移5cm，則A點(diǎn)的電勢(shì)將變?yōu)槎嗌?？例題3：（1）某一電場(chǎng)的電場(chǎng)線和等勢(shì)面如圖甲所示，已知a點(diǎn)電勢(shì)為5