2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册10.3 电势差与电场强度的关系 教学设计课件（共16张PPT）

(共16张PPT)
电势差与电场强度的关系
教学目标：
1.
物理观念方面：知道静电场是力的性质和能的性质的统一，进一步完善对静电场的认识。具体表现为：
1）理解并掌握匀强电场中电势差与电场强度的关系式U=Ed及其变形式E=U/d；
2）理解并解释电场线密的地方也是等差等势线密的地方；
3）知道电场强度另一个单位“伏每米”的物理意义；
4）知道电场强度方向是指向电势降落最快的方向。
体现深度学习、核心素养导向
呼应单元学习目标，描述课时学习目标
2.科学思维方面：训练学生的科学思维能力，渗透物理思想与方法。具体表现为：
1）
物理解决问题时通常遵循由表象到本质，从简单到复杂，从特殊到一般的思维方式；
2）物理学习过程中多种方法的运用，如类比法、微元法、抽象问题形象化的方法等。
教学目标：
3．科学探究方面：让学生亲自经历匀强电场中电势差与电场强度间关系的理论探究全过程。从探究思路的确定，到具体的计算推导，到结论的形成及推广，再到变形式的物理含义的理解。理论探究方式是实验探究的重要补充。
4.
科学态度与责任方面：训练学生以可靠的事实为依据，实事求是，严谨认真的学习态度。
教学目标：
教学流程：
1.引入：电势差与电场强度存在怎样的定量关系？
2.
理论探究匀强电场中电势差与电场强度之间的关系
3.
进一步探究任意电场中的电势差与电场强度之间的关系
4．讨论变形式E=U/d的含义及应用
5．等势线和等高线的再类比
6.
教材例题的处理与讨论
7.
新课小结
深度学习
深度学习
深度学习
教学过程：
环节1.新课引入：通过观察提出问题——电势差和电场强度这两个物理量之间存在怎样的定量关系？
教师活动：引导学生回顾电场线和等势线的概念，展示带电导体周围的电场线和等势线的空间分布剖面图，引导学生观察并提出问题：电场线的疏密和等差等势线的疏密存在怎样的对应关系？这种对应关系揭示了哪两个物理量之间存在对应关系？提出本节课要探究的问题——电势差和电场强度之间存在怎样的定量关系？
学生活动：观察，思考并回答老师问题——电场线密的地方等差等势线也密，电场线的疏密和等差等势线之间的对应关系揭示了电场强度和电势差之间存在对应关系。
设计意图：鼓励学生从观察中发现问题，激发学生学习新知识的愿望，帮助学生养成透过物理表象研究问题本质的思维习惯。
教学过程：
环节
2.
定量探究匀强电场中电势差与电场强度之间的定量关系。
教师活动：探究思路的确定
物理学方法
匀
强
电
场
实验探究
理论分析
WAB~F
q
功定义式
UAB~E
（情景）
不
方便
UAB
+q
教学过程：
学生活动：进行具体的推导.
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乘积。
教学过程：
教师活动：引导学生对公式UAB=Ed进行一定的讨论。如图所示，匀强电场中的A、B两点不在同一条电场线上，设它们之间的距离为l，它们之间沿电场方向的距离为d，则以上结论UAB=Ed还成立吗？请同学们尝试进行论证。
学生活动：推导并得出结论，UAB=Ed仍然成立。同时认识到公式中d的含义，d一定是两点沿电场方向的距离，而不是两点之间的距离。
设计意图：教学中不是直接告诉学生怎么探究，而是尝试从物理学思想方法上引导学生确定探究思路。同时通过创设问题情景，让学生在具体的问题情景中进行探究，给学生的探究铺平道路。让学生亲自经历探究过程，探究由特殊到一般，逐步深入，让学生在探究中理解关系式中d的含义。
教学过程：
环节
3.
进一步探究非匀强电场中电势差与电场强度之间的关系。
教师活动：提出问题：如果不是匀强电场，从匀强电场得到的关系U=Ed是否可以推广到任意电场？启发学生运用微元法的思想可以做怎样简单的处理？
学生活动：思考、讨论、交流并找到解决问题的办法：可以画出由A到B的一系列等势线，如果等势线画的足够多，任意相邻的两个等势线间的电场可以视为匀强电场，因此这两个相距很近的等势线间的电势差就可以按照匀强电场写成Ed。将各处的Ed求和就得到A、B两点间的电势差。
设计意图：微元法的运用，训练学生的高阶思维能力，指向深度学习。同时让学生加深对公式U=Ed成立条件的理解，也为后面运用其变形式解释电场线密的地方等差等势线也密打下基础。
教学过程：
环节
4.
讨论变形式E=U/d的含义及应用.
教师活动：通过设置问题串的方式启发学生进行深度学习。
问题1：由匀强电场中电势差与电场强度的关系式变形得E=U/d，由变形式可以得到电场强度的单位可以是什么？
问题2：前面学习了电场强度的单位为牛顿/库伦，如何证明这两个单位是相同的？
问题3：变形式有什么样的物理意义？
问题4：在非匀强电场中的每个局部，可以近似视为匀强电场。运用变形式E=U/d怎样解释这节课一开始所提到的问题——电场线密的地方等势线也密？
问题5：提出问题：类比a=Δv/Δt，加速度描述的是速度随时间变化的快慢，加速度是速度对时间的变化率。则E=U/d可以怎么理解？启发学生运用类比学习，加深对变化率这个大概念的理解。
问题6：创设问题情景，启发学生思考，并提出电场强度的方向还可以怎么理解？
教学过程：
学生活动：思考并讨论，得出结论。
设计意图：通过设置问题串的方式，引导学生积极参与学习活动，训练学生的思维，获得对电势差与电场强度关系变形式E=U/d的正确认识，获得对电场强度方向的新认识，同时从本质上解释电场线密的地方等差等势线也密，与新课引入问题相呼应。
E
A
B
D
C
●如图，图中虚线为等势线，B、C、D三点位于同一等势线上。
问题1：比较A与B、A与C、A与D间电势差的大小UAB___UAC___UAD。
问题2：电势沿AB、AC、AD三条线哪一个降落最快？______。
问题3：电势降落最快的方向与电场强度的方向是什么关系？
电场强度方向指向电势降落最快的方向！
6）电场强度方向还可以怎么认识？
教学过程：
环节5.
等势线和等高线作进一步的类比
教师活动：创设问题情景，展示如图所示的图片，比较在等高线中a、b两点间的关系以及在等势线中a、b
两点间的关系。
学生活动：思考，讨论并交流。在等高线中，a处和b处相比较，应该是b处的地势降落较快，b处地势陡峭。与之相对应，在等势线中，b处的电势降落较快。
教学过程：
教师活动：在等高线中，把a处和b处都看作是光滑斜面，在斜面上由静止释放小球，a处和b处的加速度关系是怎样的？这一点对应于等势线上的a处和b处会有什么样的结论？
学生活动：思考，讨论并交流。在b处由静止释放的小球加速度大。与之相对应，在等势线中，b处的电场强度较大。认识到静电场中的电场强度与重力场中的加速度之间存在一定的对应关系。
设计意图：和上一节等势线的学习相呼应，通过类比，让抽象的问题具体化，进一步加深学生对电势差与电场强度关系式U=Ed及变形式E=U/d的理解。
教学过程：
环节6.
教材例题的处理与讨论
教师活动：展示教材例题（略）
学生活动：求解并交流答案（略）。
教师活动：提出讨论问题：（教材）启发学生思考。
学生活动：思考，讨论与交流。认识到静电力做功W只与两点间的电势差有关，与电场的分布无关，W=qU是适用于一切静电场的普遍公式。认识到用功能关系处理问题比牛顿运动定律更加方便。
设计意图：学以致用，运用所学知识解决电场中的常见问题，体会静电场是力的性质和能的性质的统一，体会用牛顿定律、功和能两种不同方法解决静电场问题，为本章后续学习打下基础，同时也为高中阶段学会用动力学三种方法解决物理问题作了很好的铺垫——物理中的大思路。
教学过程：
环节7.
新课小结：
教师活动：引导学生对本节课进行总结。
静电场
力
能
电场线
等势面
科学探究
逻辑推理
类比法
微元法
从简单到复杂
……
学生活动：回顾本节课所学内容，对本节课的物理方法进行总结。
设计意图：启发学生从学科核心素养的视角对本节课进行小结，理清学习思路，掌握学习要点。