人教板—新课标物理选修3—1教案 - --第一章、静电场(3)

2019-02-14 21:55

具有的电势能都为正。

④.求电荷在电场中某点具有的电势能

电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W

⑤.求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低

将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断,电场力做正功,电势能减小,电荷在A点电势能大于在B点的电势能,反之电场力做负功,电势能增加,电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。

⑥电势能零点的规定 若要确定电荷在电场中的电势能,应先规定电场中电势能的零位置。 关于电势能零点的规定:P19(大地或无穷远默认为零) 所以:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点,则A点的电势能为:

EPA?WAB?qELAB

举例分析:对图1。4-1中的各量附与一定的数值,后让学生计算。(1课时) 3.电势---表征电场性质的重要物理量度

通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。参阅P20图1。4--3

(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势。用

?表示。标量,只有大小,没有方向,但有正负。 (2)公式:??Epq(与试探电荷无关)

(3)单位:伏特(V)

(4)电势与电场线的关系:电势顺线降低。(电场线指向电势降低的方向)

(5)零电势位置的规定:电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零)

◎让学生思考和讨论P21问题。◎引导学生分析问题与练习3、4 4.等势面

⑴.定义:电场中电势相等的点构成的面 ⑵.等势面的性质:

①.在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功 ②.电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 ③.等势面越密,电场强度越大 ④.等势面不相交,不相切

⑶.等势面的用途:由等势面描绘电场线。

⑷.几种电场的电场线及等势面

注意:①等量同种电荷连线和中线上连线上:中点电势最小,中线上:由中点到无穷远电势逐渐减小,无穷远电势为零。

②等量异种电荷连线上和中线上连线上:由正电荷到负电荷电势逐渐减小。中线上:各点电势相等且都等于零。

◎引导学生分析问题与练习7。

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第五节 、电势差 (1课时)

教学目标

(一)知识与技能

理解掌握电势差的概念、定义式与应用。 (二) 过程与方法

结合电势、电势能、静电力做功,通过对比让学生深入理解电势差及其之间的关系 重点:理解掌握电势差的概念、定义式。 难点:根据电势差的定义式进行有关计算。

教学过程:

(一) 要点:1、静电力做功与电势能的关系。 2、电势概念。-----后引入新课 (二)教学-----第5节、电势差

通过对重力场中的高度、高度差和电场中的电势、电势的差值进行类比,并结合P18图1、4-1分析得出: 1、 电势差

(1)定义:电场中两点间电势的差值,也叫电压。用UAB表示。 (2)公式:UAB??A??B 或 UBA??B??A ①

所以有:UAB=-UBA ②

注意:电势差也是标量,可正,可负。 2、静电力做功与电势差的关系

电荷Q在电场中从A移动到B时,静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。

推导:WAB?EPA?EPB?q?A?q?B?q??A??B??qUAB

所以有: WAB?qUAB 或 UAB?WAB③ q 即:电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷Q的比值。 注意:电场中A、B两点间的电势差跟移动电荷的路径无关,只与AB位置有关 分析P24例题(这里略)

先引导学生画示意图。后解之。并对A、C间的电势差的计算过程做补充说明。 (三)小结:对本节内容要点进行概括。 (四)巩固

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第六节 、电势差与电场强度的关系 (1课时)

教学目标

(一)知识与技能

掌握电势差与电场强度的关系 (三) 过程与方法

通过对电场力做功的两种不同方式的比较推导得出电势差与电场强度的关系 重点:匀强电场中电势差与电场强度的关系 难点:电势差与电场强度的关系在实际问题中应用。

教学过程:

(一)复习上课时知识 要点:电场强度、电势差的概念 问题:既然电场强度、电势差都可以描述电场,那么两者有何关系?--引入新课 (二)新课教学---第6节、电势差与电场强度的关系

结合图1、6—1及电场力做功的两种不同途径推导,再引导学生比较得出: 匀强电场中电势差与电场强度的关系:UAB?Ed

即:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乖积 ◎ 引导学生思考讨论P26问题

电势差与电场强度的关系也可以写做:E?UAB d它的意义为:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场线

方向的距离的比值。

◎ 引导学生思考讨论P27问题 注意:

(1)上式的适用条件:匀强电场;

(2)d为匀强电场中两点沿电场线方向的距离(等势面间的距离)。 (3)电场强度与电势无直接关系

①.电场强度为零的地方电势不一定为零,电势为不为零取决于电势零点。如:处于静电平衡的导体内部场强为零,电势相等,是一个等势体,若不选它为电势零点,导体上电势就不为零。若选它为电势零点,则导体电势就为零。(结合说一说)

②.电势为零的地方电场强度不一定为零。如:点电荷产生的电场中某点定为电势零点,但该点电场强度不为零,无穷远处场强和电势都可认为是零。

③.电场强度相等的地方电势不一定相等,如在匀强电场中场强相等,但各点电势不等。而处于静电平衡的导体内部场强为零,处处相等,电势也相等。

④.电势相等的地方电场强度不一定相等。如在等量的异种电荷的电场中,两电荷连线的中垂面是一个等势面,但场强不相等。而处于静电平衡的导体内部场强为零,处处相等,电势也相等

(三)小结:对本节内容要点进行概括,并引导学生概括场强三公式、对比其适用条件。 (四)巩固新课

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第七节 、电容器与电容 (1课时)

教学目标

(一)知识与技能

1、知道什么是电容器及常见的电容器;

2、知道电场能的概念,知道电容器充电和放电时的能量转换; 3、理解电容器电容的概念及定义式,并能用来进行有关的计算;

4、知道平行板电容器的电容与哪些因素有关,有什么关系;掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。 (二)过程与方法

结合实物观察与演示,在计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。 重点:掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电容。 难点:电容器的电容的计算与应用

教具准备:常见的电容器示教板,带电羽的平行板电容器,静电计,介质板,感应起电机,电线 教学过程:

(一)复习前面相关知识 要点:场强、电势能、电势、电势差等。 (二)教学----第七节 、电容器与电容

展示各种电容器.并做解释:这是一种能容纳电荷的容器,今天我们来学习它——电容器以及描述它容纳电荷本领的物理量——电容

1、 电容器

(1) 构造:任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器。 (2) 电容器的充电、放电

操作:把电容器的一个极板与电池组的正极相连,另一个极板与负极相连,两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。

现象:从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后,切断与电源的联系,两个极板间有电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能.

操作:把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷互相中和,电容器就不带电了,这个过程叫放电.

现象:从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流.放电后,两极板间不存在电场,电场能转化为其他形式的能量.

提问:电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?待学生讨论后总结如下: 充电——带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加, 电能转化为电场能

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放电——带电量Q减少,板间电压U减少,板间场强E减少,电场能转化为电能 2、电容

与水容器类比后得出。说明:对于给定电容器,相当于给定柱形水容器,C(类比于横截面积)不变。这是量度式,不是关系式。在C一定情况下,Q=CU,Q正比于U。

(1) 定义:电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值,叫做电容器

的电容。

Q(2) 公式:C?

UF)还有微法(?F)和皮法(pF) 1F=10-6?F=10-12pF (3) 单位:法拉(

(4)电容的物理意义:电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,是由电容器本身的性

质(由导体大小、形状、相对位置及电介质)决定的,与电容器是不是带电无关. 3、平行板电容器的电容

说明:静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量电势差.把它的金属球与一个导体相连,把它的金属外壳与另一个导体相连,从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差U

现象:可以看到:

①. 保持Q和d不变, S越小,静电计的偏转角度越大, U越大,电容C越小; ②. 保持Q和S不变,d越大,偏转角度越小,C越小. ③. 保持Q、d、S都不变,在两极板间插入电介质板,静电计的偏转角度并且减小,电势

差U越小电容C增大. (2)结论:平行板电容器的电容C与介电常数ε成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比.

平行板电容器的决定式:真空 C?4、常用电容器(结合课本介绍P30) (三)小结:对本节内容要点进行概括 (四)巩固:

?SS 介质 C?r 4?kd4?kd 15


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