高中物理31教案.docx

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高中物理31教案

1.4电势能电势

1．电势能

电势能：

由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。

静电力做的功等于电势能的变化量。

写成式子为：

注意：

①．电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加

②．电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。

③．在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。

在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点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：

2．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：

（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）

3．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。

。

1.5电势差

1、电势差：

（又叫电压）

（1）定义：

电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与电荷量q的比值，叫A、B两点之间的电势差UAB。

（2）定义式：

（3）单位：

伏特符号：

V1V=1J/C

（4）物理意义：

电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功。

例如：

UAB=10V，移动1库仑正电荷电场力做功为10J，移动1库仑负电荷电场力做功－10J。

2、电势与电势差的比较：

（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，

（2）电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。

（3）电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值；

电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；

电势差的正负表示两点的电势的高低。

3、应用

计算时，相关物理量用正、负值代入，其结果：

＞0，电场力做正功；

＜0，电场力做负功；

＞0，

＞

；

＜0，

＜

【例1】将一个电量为－2×10－9C的点电荷从电场中的N点移到M点，需克服电场力做功1.4×10－8J，N、M两点间的电势差UNM为多少？

若将该电荷从M移到N，电场力做什么功？

UMN为多少？

【解析】

（1）WNM=－1.4×10－8J，

（2）WMN=1.4×10－8J，

说明：

应用

计算时，注意各物理量用正负值代入。

【例2】一个电荷量为1×10－5C的电荷，从电场外某点移到电场内的一点A时，克服电场力做功0.006J，则A点的电势为600V；如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B时，电场力做功0.002J，则B点的电势为200V，UAB=400V；若有另一电荷量为0.2C的负电荷从A移到B点，电场力做正功，大小为80J。

四、随堂精练：

1、若带正电荷的小球只受到电场力作用，则它在电场中（）

A、一定沿电场线由高电势处向低电势处运动；

B、一定沿电场线由低电势处向高电势处运动；

C、不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动；

D、不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动。

2、一个带正电的质点，电量q=2.0×10－9C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力作的功为6.0×10－5J，质点的动能增加了8.0×10－5J，则a、b两点间的电势差Ua－Ub为（）

A、3×104V　　　　　　　B、1×104V

C、4×104V　　　　　　　D、7×104V

参考答案：

1、D；2、B

1.6电势差与电场强度的关系

　　1.场强是跟电场对电荷的作用力相联系的，电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的．

　　关于公式，需要说明的是：

　　1、U为两点间电压，E为场强，d为两点间距离在场强方向的投影．

　　2、由E=U/d，得，可得场强的另一个单位：

伏／米

．

　　所以场强的两个单位，伏／米，牛／库是相等的．注：

此公式只适用于匀强场．

场强表示单位电量的电荷所受的电场力，而电场中两点间的电势差表示单位电量的电荷在这两点间移动时电场力所做功的大小，由于力和功是互相联系的，所以场强与电势差之间存在着必然的联系．在非匀强电场中，电势差与场强的关系要复杂的多，但是电场中两点间距离越小时的电势差越大，则该处场强就越大．只能是定性判断

1.7电容器与电容

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。

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

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。

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。

公式：

单位：

法拉（F）还有微法（

F）和皮法（pF）1F=10-6

F=10-12pF

（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

（1）[演示]感应起电机给静电计带电（详参阅P29图1。

7-4）

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:

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；

保持Q和S不变，d越大，偏转角度越小，C越小.

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

介质

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）巩固新课：

1、引导学生完成问题与练习。

2、阅读教材内容。

3、作业纸

教后记：

1、电容的物理意义的理解在上课前就意识到是个难点，所以采用了类比法，几次使用类比法的效果都是比较理想的。

2、对于电容变化引起的电压带电量电场强度的变化因使用的公式较多，学生掌握还有个过程。

1.8带电粒子在电场中的运动

教学三维目标

（一）知识与技能

1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。

2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动（类平抛运动）。

3．知道示波管的主要构造和工作原理。

（二）过程与方法

培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。

（三）情感态度与价值观

1．渗透物理学方法的教育：

运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。

2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。

重点：

带电粒子在电场中的加速和偏转规律

难点：

带电粒子在电场中的偏转问题及应用。

教学过程：

（一）复习力学及本章前面相关知识

要点：

动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。

（二）新课教学

1．带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）

⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。

例：

带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?

分析：

带电粒子处于静止状态，∑F＝0，

，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。

又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。

⑵．若∑F≠0（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。

（变速直线运动）

◎打入正电荷（右图），将做匀加速直线运动。

设电荷所带的电量为q，板间场强为E

电势差为U，板距为d,电荷到达另一极板的速度为v,则

电场力所做的功为：

粒子到达另一极板的动能为：

由动能定理有：

（或

对恒力）

※若初速为v0，则上列各式又应怎么样？

让学生讨论并列出。

◎若打入的是负电荷（初速为v0），将做匀减速直线运动，其运动情况可能如何，请学生讨论，并得出结论。

请学生思考和讨论课本P33问题

分析讲解例题1。

（详见课本P33）

【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力∑F≠0，且与初速度方向有夹角（不等于0°，180°），则带电粒子将做什么运动？

（曲线运动）---引出

2．带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度v0⊥E，则带电粒子将在电场中做类平抛运动）

复习：

物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。

物体的实际运动为这两种运动的合运动。

详细分析讲解例题2。

解：

粒子v0在电场中做类平抛运动

沿电场方向匀速运动所以有：

①

电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为：

②

粒子在垂直于电场方向的加速度：

③

由①②③得：

④

代入数据得：

m

即电子射出时沿垂直于板面方向偏离0.36m

电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为v0，而垂直于电场方向的速度：

⑤

故电子离开电场时的偏转角

为：

⑥

代入数据得：

=6.8°

【讨论】：

若这里的粒子不是电子，而是一般的带电粒子，则需考虑重力，上列各式又需怎样列？

指导学生列出。

3．示波管的原理

（1）示波器：

用来观察电信号随时间变化的电子仪器。

其核心部分是示波管

（2）示波管的构造：

由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。

（3）原理：

利用了电子的惯性小、荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。

◎让学生对P35的【思考与讨论】进行讨论。

（三）小结：

1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索

带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同，它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律．研究时，主要可以按以下两条线索展开．

（1）力和运动的关系——牛顿第二定律

根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况．

（2）功和能的关系——动能定理

根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从全过程中能量的转化，研究带电粒子的速度变化，经历的位移等．这条线索同样也适用于不均匀的电场．

2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧

（1）类比与等效

电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比．例如，垂直射入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛，带电单摆在竖直方向匀强电场中的运动可等效于重力场强度g值的变化等．

（2）整体法（全过程法）

电荷间的相互作用是成对出现的，把电荷系统的整体作为研究对象，就可以不必考虑其间的相互作用．

电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关．它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发（尤其从静止出发末速度为零的问题）往往能迅速找到解题入口或简化计算．

（四）巩固新课：

1、引导学生完成问题与练习。

1、3、4做练习。

作业纸。

2、阅读教材内容，及P36-37的【科学足迹】、【科学漫步】

教后记

1、带电粒子在电场中的运动是综合性非常强的知识点，对力和运动的关系以及动量、能量的观点要求较高，是高考的热点之一，所以教学时要有一定的高度。

2、学生对于带电粒子在电场中的运动的处理局限于记住偏转量和偏转角的公式，不能从力和运动的关系角度高层次的分析，这样的能力可能要到高三一轮复习结束才能具备。

第二章、恒定电流

2.1、导体中的电场和电流（1课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立

2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流

3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

（二）过程与方法

通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。

（三）情感态度与价值观

通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

三、重点与难点：

重点：

理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：

电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。

四、教学过程

（一）先对本章的知识体系及意图作简要的概述

（二）新课讲述----第一节、导体中的电场和电流

1．电源：

先分析课本图2。

1-1说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手）

【问题】如何使电路中有持续电流？

（让学生回答—电源）

类比：

（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。

A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。

教师提问：

怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?

让学生回答：

可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B

中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。

归纳：

电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。

（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）

2．导线中的电场：

结合课本图2。

1-4分析导线中的电场的分布情况。

导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：

沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。

其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。

此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。

因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。

通过“思考与讨论”让学生区分静电平衡和动态平衡。

恒定电场：

由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。

3．电流（标量）

（1）概念：

电荷的定向移动形成电流。

（2）电流的方向：

规定为正电荷定向移动的方向。

（3）定义：

通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。

定义式：

电流的微观表示：

取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。

设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？

电流I为多少？

---引导学生推导

老师归纳：

Q=nV=nvtSqI=Q/t=nvqS这就是电流的微观表示式。

（4）单位：

安培（A），1A=103mA=106µA

（5）电流的种类

①直流电：

方向不随时间而改变的电流。

直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：

其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。

②交流电：

方向和大小都随时间做周期变化的电流。

【问题】如何用图象表示直流电和交流电？

分析课本例题（详见课本，这里略）

通过例题分析让学生把电流与导线内自由电子的定向移动的速率联系起来，同时说明定向移动的速率和在导线中建立电场的速率是两个不同的概念。

（三）小结：

对本节内容做简要小结

（四）巩固新课：

1、复习课本内容

2、完成P43问题与练习：

作业1、2，练习3。

2.2、电动势（1课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1．理解电动势的的概念及定义式。

知道电动势是表征电源特性的物理量。

2．从能量转化的角度理解电动势的物理意义。

（二）过程与方法

通过类比的方法使学生加深对电源及电动势概念的理解。

（三）情感态度与价值观

了解生活中电池，感受现代科技的不断进步

二、重点与难点：

重点：

电动势的的概念

难点：

对电源内部非静电力做功的理解

三、教学过程：

（一）复习上课时内容

要点：

电源、恒定电流的概念

（二）新课讲解-----第二节、电动势

〖问题〗1。

在金属导体中电流的形成是什么？

（自由电子）

2．在外电路中电流的方向？

（从电源的正极流向负极）

3．电源是靠什么能力把负极的正电荷不断的搬运到正极以维持外电路中恒定的电流？

结合课本图2。

2-1，讲述“非静电力”，

利用右图来类比，以帮助学生理解电路中的能量问题。

当水由A池流入B池时，由于重力做功，水的重力势能减少，转化为其他式的能。

而又由于A、B之间存在高度差，故欲使水能流回到A池，应克服重力做功，即需要提供一个外力来实现该过程。

抽水机就是提供该外力的装置，使水克服重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能。

重力做功、克服重力做功以及重力势能与其他形式的能之间的相互转化，学生易于理解和接受，在做此铺垫后，电源中的非静电力的存在及其作用也就易于理解了。

两者相比，重力相当于电场力，重力做功相当于电场力做功，重力势能相当于电势能，抽水机相当于电源。

从而引出—

1．电源（更深层的含义）

（1）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

（2）非静电力在电源中所起的作用：

是把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。

【注意】在不同的电源中，是不同形式的能量转化为电能。

再与抽水机类比说明：

在不同的电源中非静电力做功的本领不同---引出

2．电动势

（1）定义：

在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。

（2）定义式：

E=W/q

（3）单位：

伏（V）

（4）物理意义：

表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。

电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。

【注意】：

①电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。

②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。

③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。

3．电源（池）的几个重要参数

①电动势：

它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。

②内阻（r）:

电源内部的电阻。

③容量：

电池放电时能输出的总电荷量。

其单位是：

A·h，mA·h.

【注意】：

对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。

（三）小结：

对本节内容做简要小结

（四）巩固新课：

1、复习课本内容

2、完成P46“问题与练习”：

练习1-3

3．调查常用可充电电池：

建议全班分成若干个小组，对可充电电池进行调查，写出调查报告，然后在全班交流和评比。

2.3、欧姆定律（2课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1、理解电阻的概念，明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定

2、要求学生理解欧姆定律，并能用来解决有关电路的问题

3、知道导体的伏安特性曲线，知道什么是线性元件和非线性元件

（二）过程与方法

教学中应适当地向学生渗透一些研究物理的科学方法和分析的正确思路如通过探索性实验去认识物理量之问的制约关系，用图象和图表的方法来处理数据、总结规律，以及利用比值来定义物理量的方法等。

（三）情感态度与价值观

本节知识在实际中有广泛的应用，通过本节的学习培养学生联系实际的能力

二、重点：

正确理解欧姆定律及其适应条件

三、难点：

对电阻的定义的理解，对I-U图象的理解

四、教具：

电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电阻、导线、电池组、小灯泡等

五、教学过程：

（一）复习上课时内容

要点：

电动势概念，电源的三个重要参数

（二）新课讲解-----第三节、欧姆定律

问题：

电流强度与电压究竟有什么关系？

这可利用实验来研究。

1、欧姆定律

演示：

如图，方法按P46演示方案进行

闭合S后，移动滑动变阻器触头，记下触头在不同位置时电压表和电流表读数。

电压表测得的是导体R两端电压，电流表测得的是通过导体R的电流，记录在下面表格中。

U/V

I/A

把所得数据描绘在U-I直角坐标系中，确定U和I之间的函数关系。

分析：

这些点所在的图线包不包括原点？

包括，因为当U=0时，I=0。

这些点所在图线是一条什么图线？

过原点的斜直线。

即同一金属导体的U-I图象是一条过原点的直线。

把R换成与之不同的R，重复前面步骤，可得另一条不同的但过原点的斜直线。

结论：

同一导体，不管电流、电压怎么样变化，电压跟电流的比值是一个常数。

这个比值的物理意义就是导体的电阻。

引出-------

（1）、导体的电阻

①定义：

导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻。

②公式：

R=U/I（定义式）

说明：

A、对于给定导体，R一定，不存在R与U成正比，与I成反比的关系，R只跟导体本身的性质有关

B、这个式子（定义）给出了测量电阻的方法——伏安法。

C、电阻反映导体对电流的阻碍作用

③单位：

欧姆，符号Ω，且1Ω=1V／A，常用单位：

Ω、kΩ 、MΩ