第九章D 电场力做功与电势差的关系教学建议

（一）学习目标

1．理解电场力做功跟电荷量、电势差的关系，能运用W＝qU进行相关计算。知道“用DIS描绘电场的等势线”的实验目的、方法和步骤。学会利用在导电纸上测得的等电势点，用描迹法画出模拟静电场的等势线。

2．通过推导“电场力做功与电荷量、电势差的关系”，认识物理学中进行理论探究的思想方法。通过学生实验“用DIS描绘电场的等势线”，认识模拟法是物理实验研究的重要方法之一。

3．通过本节学习，感悟实验探究和理论探究在科学研究中的重要性，并在实验操作和理论推导中提高认真细致、思维严谨等科学素养。

（二）重点和难点

本节重点是推导和建立电场力做功与电势差的关系。

本节难点是利用电场力做功与电势差的关系分析电场中各处电势以及电荷在电场中电势能的变化。

（三）教学建议

本节首先提出能否利用等势面描绘电场分布等问题，引导学生利用类比重力做功与重力势能变化的关系，对电场力做功与电荷量、电势差变化的关系进行探究，进而引入等势面的概念，通过对几种常见电场的等势面的介绍，了解电场线与等势面之间的关系，学习利用等势面描绘电场的一般方法，通过学生实验“用DIS措绘电场的等势线”，认识模拟实验方法，提高实践能力，体会电势、等势面等物理概念在电学研究中的重要作用。

本节的内容与基础型课程中的内容相互联系，是对静电学的拓展，同时又为今后在拓展型课程Ⅱ中学习电场强度与电势差的关系打下基础。在本阶段不宜讨论电场强度与电势差的定量关系，但可以做一些简单的定性的分析。例如得出，沿电场方向电势逐点降低、电场线与等势面垂直、等势面的疏密反映了电场的强弱等结论。

1．关于“电场力做功与电势差的关系”的教学建议

在进行“电场力做功与电势差的关系”教学时，要将其作为一个重要理论探究，使学生认识进行理论探究的思想方法，感悟理论探究在科学研究中的重要性，培养学生严谨的科学思维能力。

在教学中首先提出问题：电场力做功与电荷量、电势差有何关系，然后利用计算一个电荷在匀强电场中沿不同路径从一点移动到另一点过程中电场力做功的值，推导得出电场力做功与路径无关的结论，再通过引申，将结论引申到非匀强电场中，并利用电势能的定义公式进一步推导得出电场力做功与电势差的关系W＝qU_AB。在教学中，通过示例1以及补充习题，练习运用公式计算电场力做功，并从中体会：运用公式时，电荷量q、电势差U都可以用绝对值代入计算，得出做功的大小后，再利用电荷所受电场力方向和移动方向判断电场力做功的正、负。

2．关于课本第13页“大家谈”和第15页“大家谈”的说明

第13页“大家谈”的目的是通过复习重力做功与重力势能变化的关系，确立功是能量变化的量度的观念，进而通过类比，建立电场力做功与电势能变化的定量关系，为推导得出电场力做功与电荷量、电势差的关系打下基础。

第15页“大家谈”是为了让学生在进行了“自主活动”后，能反思和归纳电场线和等势面的关系，进一步理解电场线和等势面都是用来描述电场分布的科学方法，由于等势线在技术上更容易测绘，所似在静电学的研究中用等势面来描述电场非常有用和常见。

3．关于等势面的教学建议

等势面的教学可以分成三个阶段。

首先，指出电场中电势相等的点组成的面叫做等势面，由于等势面上各点的电势相等，利用电场力做功与电势差的关系，知道在等势面上移动电荷时电场力是不做功的。

然后，简要推导得出电场线与等势面垂直、沿电场线的方向电势下降等结论。

最后，认识一些常见电场的等势面，在教学中，可以从电场线能够形象地描述电场，提出是否可以同样用等势面描述电场。利用课本第15页图9-17和“自主活动”，让学生在练习中认识用等势面描绘电场的一般方法，利用阅读“点击”，认识等势面在电学研究中的价值，为开展学生实验的教学做好铺垫。

在等势面的教学中可以联系其他的学科知识，例如：地理学中是如何利用等高线来描绘地形、如何用等压线描绘各地的气候等。

4．关于课本第15页“自主活动”的说明

该自主活动要求学生利用电场线和等势线（面）的联系，认识用等势面描述电场的基本方法，在教学中，引导学生体会到：每两个相邻等势线（面）间的电势差相同，等势线（面）的疏密程度反映了该区域电场的强弱。

5．关于学生实验“用DIS描绘电场的等势线”的教学建议

这个实验要求学生在理解等势面的意义基础上，学会用描迹法测绘出等势线，利用“自主活动”进行拓展，画出电场线，进一步认识等势面跟电场线的关系。

在教学中要注意这个实验装置所形成的“电场”实际上不是正、负电荷间的静电场而是恒定电流场，这是具有不同概念的两种场，只是由于它们遵守的规律相似而用恒定电流场模拟静电场来做实验。虽然这些问题对学生来说一时难以完全理解，但是在教学中应让学生明白模拟法是研究物理问题的重要方法。

做实验时，要注意以下几点：

（1）先用多用表的欧姆挡在各处测一下电阻是否均匀，以便选用厚薄均匀的导电纸。揿压时注意不要使纸破裂以免影响场的分布。

（2）电极跟导电纸的接触要良好，这是做好实验的关键。可以选用10g或20g的铜质小砝码做电极压在导电纸上。

（3）本实验为更好体现原理，选用电压传感器来探测等势点，在找跟某一基准点电势相等的点时，不要盲目地移动探针，要根据电压变化的趋势来调整探针的位置。

（4）用探针找到跟某一基准点电势相等的点后，在用探针把这些点一一压印在白纸上时，不可用力太大以免导电纸破裂。

（四）作业说明

本节共有10道练习题。A组题用于课后作业。B组题有一定的难度，教师可以根据学生的情况，先要求学生在课后进行分析、讨论和练习，然后在后继的课上进行讲评。在指导学生求解第7、10题时，应避免直接使用公式E＝U/d （该内容将在拓展型课程Ⅱ中学习），应在分析物理过程的基础上，利用W＝Fs、W＝qU和F＝qE等关系求解答案。

参考答案

A组

1．ABC

2．CD

3．A

4．20，40，20

5．－2qEL

B组

6．－10J，10J

7．1.25N/C，P→M（提示：先求出电场力大小，再利用E＝Fq 求出场强大小）

8．0.6×10^-8C，带正电，质量为1.0×10^-8kg

9．电场的方向垂直AB向下，U_CA＝173V，C点电势比A点高

10．（1）图略，（2）4.8×10^-5J

发布时间：2013/9/26 上午10:53:36  阅读次数：3008