第六讲匀强电场中场强与电势差的关系教学建议

（一）学习目标

1．理解匀强电场中电场强度和电势差的关系，知道电场强度的两个单位V/m和N/C，学会结合力学的其他规律解决带电粒子在电场中的简单实际问题。

2．通过关系式 $E = \frac{U}{d}$ 的理论推导过程，感受物理学中开展理论探究所运用的分析、推理等科学方法。

3．通过应用静电场知识的事例，感悟科学技术是社会发展的动力，树立投身科技事业的志向。

（二）重点和难点

本讲重点是理论推导匀强电场中电场强度与电势差的关系式；难点是理解公式 $E = \frac{U}{d}$ 中U和d的含义，能在解决简单实际问题中运用 $E = \frac{U}{d}$ 和力学中的相关规律。

（三）教学建议

学习本讲内容的关键是要对电场的基本性质有正确的认识，要求学生能正确理解描述电场性质的电场强度、电势等物理量概念，为此，教材安排了“大家谈”，让学生回顾电场的性质。在开展推导公式 $E = \frac{U}{d}$ 的教学中，要充分体现探究性，利用力与功的内在联系建立起电场强度与电势差的联系。在学习中要帮助学生掌握通过分析电场分布进而分析电势变化的基本方法，明确沿电场方向单位距离上电势下降最大，通过自主活动进一步认识电场强度的两个单位V/m和N/C是相同的，并通过示例认识利用场强与电势差的关系解决相关物理问魉的一般方法。在本讲中注意培养学生利用力的平衡条件等其他物理规律解决实际问题的能力，为在下一讲中分析带电粒子在电场中的运动规律打下基础。

1．关于“静电植绒机”的教学说明

“静电植绒机”是引入本讲学习内容的一个教学情景，静电植绒技术是一项现代纺织技术，科技含量高且复杂，在教学中应以激发学生学习本讲内容的兴趣为目的。教师可以根据教材中提供的方法，自制一个简易的“静电植绒”的装置，通过演示，让学生亲身感受静电植绒的过程。绒丝在电场中会发生极化，在匀强电场中，极化的绒丝会沿电场的方向排列，但不会因此受到电场力的作用而加速向另一极板运动。由于绒丝与负极板的接触，会带上少量的负电荷，便在电场力的作用下向正极板运动。在教学中要回避对极化等复杂问题的解释，重点引导学生观察静电植绒的过程，例如通过增加极板间的电势差可以增加极板间的电场强度，使带电绒丝获得更大的加速度向正极板运动，使绒丝更好地植入涂有粘合剂的布基。

2．关于“大家谈”的教学建议

由于本讲的内容涉及基础型、拓展课程Ⅰ中诸多内容，做好复习非常重要，所以在此设置了一个“大家谈”栏目。在教学中，教师可以组织学生对以前所学的电学知识进行回顾和整理，为后继的学习打好基础。

3．关于“电场强度与电势差的关系”的教学说明

教材在对电场的基本性质及其描绘方式等内容进行复习的基础上，提出“电场强度和电势差都是描绘电场性质的物理量，它们之间有什么关系呢？”的问题，然后以匀强电场为例推导得出 $E = \frac{U}{d}$ ，教学中，教师可以在引导学生完成推导前，首先利用“自主活动”复习电场力做功与电势差、电荷带电量的关系，复习利用电场力做功判断电荷电势能变化的方法，以及根据电场方向判断电势变化情况的方法，为理论推导公式作必要的铺垫。

在教学中，应利用“拓展联想”拓宽学生的视野，将在匀强电场中获得的结论推广到一般情况，以此让学生了解物理学的基本研究方法，但是要把握尺寸，只作定性说明和方法上的拓展。

在进行下一阶段的学习前，要利用“自主活动”，通过推导电场强度单位的不同表达，理解电场强度与电势差的关系，在测量技术上，由于比较容易测量电势差，在研究电场分布时，往往会直接利用等电势线。

4．关于“示例”的教学说明

本讲共有3个示例，示例1是联系实际的一个简单应用；示例2要求学生正确理解公式中d的含义，会确定等势面，会根据等势面画出电场线，根据电势的高低变化确定电场方向等；示例3需要综合应用物体平衡条件、电场力公式、电场强度与电势差关系等，教学中要引导学生认识解决问题的一般方法，有关带电粒子在电场中的运动问题，在下一讲中重点学习。

（四）作业说明

参考答案

A组

1．不可以这样认为，只有在沿电场方向上，两点间的距离越大，这两点间的电势差才越大。

2．提示：测量电场强度的基本方法有两种，一种是利用检验电荷，根据电场强度的定义进行测量；另一种是测出电场的电势分布，根据 $E = \frac{U}{d}$ 测量。

3．不能。因为公式中的U是两点间的电势差，当φ_A＝φ_B≠0时，U_AB＝φ_A－φ_B＝0。

4． $E = \frac{U}{r}$

5．（1）U＝Ed＝ $\frac{F}{q}$ d＝4V，下板电势高；（2）W＝ $\frac{U}{2}$ q＝4.0×10^-4J，电场力做正功。

6．φ_A＝ $\frac{E_{p}}{q}$ ＝4.0×10³V，φ_B＝－2.0×10³V，U_AB＝φ_A－φ_B＝4.0×10³＋2.0×10³V＝6.0×10³V，A点电势高，E＝ $\frac{U_{A B}}{d}$ ＝1.5×10⁵V/m；电场方向由A指向B。

7．在单位距离上下降最大；电场方向上；电场方向；电压。

8．带电微尘处在竖直向下的匀强电场中，受到向上的电场力，处于平衡状态，所以微尘带负电；q＝ $\frac{F}{E}$ ＝9.8×10^-6C

9．500V/m，1.25×10^-2N

10．0.2×10^-2N，2.04×10^-4kg

B组

11．ACD

12．9V

13．U_ACq＝ $\frac{1}{2}$ mv²，U_AC＝ $\frac{1}{2}$ mv²/q ＝2.0×10⁹V，E＝ $\frac{U_{A C}}{d}$ ＝1.0×10¹¹V/m，以B为零电势面，则φ_A＝－1.0×10⁹V，φ_C＝1.0×10⁹V

14．U_NM＝ $\frac{W}{q}$ ＝4V，φ_N＞φ_M，U_PN＝ $\frac{W ʹ}{q}$ ＝2.25V，φ_P＞φ_N。因为U_PM＝6.25V，设PM连线上有一点Nʹ，φ_Nʹ＝4V，PNʹ∶NʹM＝9∶16，即NNʹ⊥PM。E沿MP，由P指向M，E＝ $\frac{U_{P M}}{P M}$ ＝1.25V/m

15．从A点沿AB线移到B点时，电场力做功为零，AB为匀强电场中的一条等势线，U_BC＝ $\frac{W}{q}$ ＝1.73×10²V。因为电场方向垂直AB，由C指向AB，E＝ $\frac{U_{B C}}{B C \sin 60^{\circ}}$ ＝1.0×10³V/m

*16．3Eq

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发布时间：2013/12/12 上午8:23:20 阅读次数：1922

第六讲 匀强电场中场强与电势差的关系教学建议