電場(chǎng)能的性質(zhì)教案

1、1.3電場(chǎng)能的性質(zhì)教學(xué)目標(biāo):知識(shí)與技能：1、掌握電勢(shì)差的概念。會(huì)應(yīng)用電勢(shì)差的概念求解靜電力對(duì)電荷所做的功。2、 理解電勢(shì)的概念，知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量。明確電勢(shì)能、電勢(shì)、 靜電力的功、電勢(shì)能的關(guān)系。3、了解電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系，了解等勢(shì)面的意義及與電場(chǎng)線的關(guān)系。 過(guò)程與方法：通過(guò)類(lèi)比法教學(xué)，使學(xué)生理解電勢(shì)差的概念；應(yīng)用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)靜電力做功與電勢(shì) 差的關(guān)系式，培養(yǎng)邏輯思維能力。情感態(tài)度和價(jià)值觀：體驗(yàn)推理探究的過(guò)程，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的 興趣。教學(xué)重點(diǎn)：應(yīng)用電勢(shì)差的概念求解靜電力對(duì)電荷所做的功。理解掌握電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面的概 念及意義。教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)

2、基本概念的理解及應(yīng)用，掌握電勢(shì)能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問(wèn)題。教學(xué)方法：講練結(jié)合，總結(jié)歸納法，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過(guò)程： 引入：電勢(shì)、電勢(shì)差是高中物理中的重要概念，電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系是高中物 理學(xué)習(xí)中的一個(gè)難點(diǎn)，復(fù)習(xí)本節(jié)時(shí)重點(diǎn)應(yīng)放在電場(chǎng)力做功的計(jì)算、電勢(shì)的判斷以及電勢(shì) 能的計(jì)算上，且注意將其與重力勢(shì)能、重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系進(jìn)行類(lèi)比，加深理解 知識(shí)梳理一、電勢(shì)能1定義：電荷在靜電場(chǎng)中由于相對(duì)位置而具有的能量，其大小等于把該電荷從該位置移到零勢(shì)能參考面電場(chǎng)力所做的功，即Ea=Wa-o.2決定因素：與電荷量 q、零勢(shì)能參考面的選取及其相對(duì)位置有關(guān).3與電場(chǎng)力做功的關(guān)系：電勢(shì)能的改變

3、只由電場(chǎng)力做功決定，有 Eab=Eb-Ea=-Wab(1) 場(chǎng)源電荷判斷法 一一離場(chǎng)源正電荷越近，試探正電荷的電勢(shì)能越大，衛(wèi)探負(fù)電荷 的電勢(shì)能越小(2) 電場(chǎng)線法 正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減?。荒嬷妶?chǎng)線的 方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增 (3) 做功判斷法一一無(wú)論正負(fù)電荷，電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能就一定減小：電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能就一定增 _.二、電勢(shì)1定義：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，等于單位正電荷從該點(diǎn)移到零電勢(shì)參考面電場(chǎng)力所做的 功,.: = W A 0 = E A這里的q根據(jù)電性帶正負(fù)號(hào)）2單位：伏特（q V），1 V=1 J/C.3決定因素：與該點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置以及零勢(shì)面的選

4、取有關(guān)，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān).若空間某處的電場(chǎng)由幾個(gè)電荷共同產(chǎn)生，則該點(diǎn)電勢(shì)等于各電荷單獨(dú)存在時(shí)該點(diǎn)電勢(shì)的代數(shù)和.4. 關(guān)于零電勢(shì)面：由電勢(shì)的定義知它與零電勢(shì)能參考面重合，和其他零勢(shì)面一樣可以根據(jù)問(wèn)題最簡(jiǎn)化的原則來(lái)選取.在實(shí)際應(yīng)用中我們常會(huì)取大地和無(wú)限遠(yuǎn)處為零電勢(shì)面.5. 電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低.三、電勢(shì)差1. 定義：電荷q在電場(chǎng)中由一點(diǎn) A移動(dòng)到另一點(diǎn) B時(shí)，電場(chǎng)力所做的功與電荷量的 比值，叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，用 Uab表示.其定義式為：ABWab2#2. 決定式：UAB=Ed,適用于勻強(qiáng)電場(chǎng).V.1 J則這兩點(diǎn)3. 電勢(shì)差的單位為導(dǎo)出單位，在國(guó)際單位制中為伏特，逆稱伏；符號(hào)為1

5、V=1 J/C,即1 C的正電荷在電場(chǎng)中由一點(diǎn)移到另一點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功為間的電勢(shì)差就是1 V.4.電勢(shì)（差）與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系電勢(shì)電勢(shì)反 映電場(chǎng)的能的性質(zhì)屯場(chǎng)強(qiáng)度反映屯揚(yáng)的打的性質(zhì)電協(xié)是標(biāo)咸.代冇相xj fl：正負(fù)右大小的育丈電強(qiáng)度是矢L相對(duì)性O(shè)負(fù)'L表示Ji向*并不表示大小電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的人小沒(méi)冇曲然聯(lián)呆.某點(diǎn)的電勢(shì)為零”電場(chǎng)強(qiáng)度 可還為寒、反之亦然電勢(shì)和電揚(yáng)強(qiáng)度郴是山電場(chǎng)本身的閔素比迄的+耳試探電荷無(wú)關(guān) 電外沿著電場(chǎng)頒度的方向降落故快在勻強(qiáng)電場(chǎng)屮和“=忙幾典屮汀足淆電場(chǎng)線方向的趾肉，在任何電場(chǎng)屮榔可理斛 山；迫協(xié)總等場(chǎng)理在場(chǎng)強(qiáng)廳向I:的家積四、等勢(shì)面1. 定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)

6、成的面2. 特點(diǎn)：（1）在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功，說(shuō)明電場(chǎng)力方向與電荷移動(dòng)方向相互垂直，即等勢(shì)面必定與電場(chǎng)線相互垂直.（2）沿著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)越來(lái)越低，電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低 的等勢(shì)面.（3）等勢(shì)面的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱勢(shì)面密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)；等勢(shì)面疏的地方， 電場(chǎng)弱.U五、對(duì)公式E = 一 的理解及應(yīng)用d公式E =匕反映了電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差之間的關(guān)系,由公式可知：電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是電勢(shì)降低最快的方1向公式E = U只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，且應(yīng)用時(shí)注意 d的含義是表示某兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向 的距離，或兩點(diǎn)所在等勢(shì)面之間的距離高考連線1. （ 2009年上海物理卷）位于 A、B處的

7、兩個(gè)帶有不等量負(fù)電的點(diǎn)電荷在平面內(nèi)電勢(shì) 分布如圖所示，圖中實(shí)線表示等勢(shì)線，則（）A. a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B. 正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功C. 負(fù)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D. 正電荷從e點(diǎn)沿圖中虛線移到 f點(diǎn)，電勢(shì)能先減 小后增大【解析】電場(chǎng)線的疏密可以表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，可見(jiàn)A錯(cuò)誤；正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，負(fù)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功, 所以B錯(cuò)誤，C正確；正電荷從e點(diǎn)沿圖中虛線移到f點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功， 但整個(gè)過(guò)程電場(chǎng)力做正功，D正確【答案】CD2. （ 2009年廣東物理卷）如圖所示,在一個(gè)粗糙水平面上，彼此靠近地放置兩個(gè)帶同種 電荷的小物塊由

8、靜止釋放后，兩個(gè)物塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，并最終停止在物塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中， 下列表述正確的是（）A. 兩個(gè)物塊的電勢(shì)能逐漸減少B. 物塊受到的庫(kù)侖力不做功C兩個(gè)物塊的機(jī)械能守恒D.物塊受到的摩擦力始終小于其受到的庫(kù)侖力【解析】由于兩電荷的電性相同，則二者之間的作用力為斥力，因此在遠(yuǎn)離過(guò)程中， 電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能逐漸減少，A正確，B錯(cuò)誤；由于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有重力以外的力（電場(chǎng)力和摩擦力）做功，故機(jī)械能不守恒，C錯(cuò)誤；在遠(yuǎn)離過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)電場(chǎng)力大于摩擦力，后來(lái)電場(chǎng)力小于摩擦力，D錯(cuò)誤【答案】A題型方法一、與帶電粒子軌道有關(guān)的問(wèn)題程中只受電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可以判斷的是（）例1如圖44-4甲所示，實(shí)線是一族未

9、標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是 某一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn).若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)A帶電粒子所帶電荷的符號(hào)B.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向C帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大D.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能何處較大【解析】帶電粒子在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力必沿電場(chǎng)線，根據(jù)軌跡的彎曲方向，看出 a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)力方向如圖 44-4乙所示(類(lèi)向心力).由于電場(chǎng)線有兩種可能，因此粒子所帶電荷量可能為正，也可能為負(fù)當(dāng)粒子從a點(diǎn)進(jìn)入時(shí)，速度方向與受力方向的夾角大于90°，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減小，電勢(shì)能增加；粒子從b點(diǎn)進(jìn)入時(shí)，速 度方向與受力方向的夾角小于90&#

10、176;，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小正確選項(xiàng)為B、C、D.【答案】BCD【點(diǎn)評(píng)】帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一旦給定，那么粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向、 速率大小、電勢(shì)能大小將唯一確定，與粒子所帶的電荷量無(wú)關(guān)方法概述高考中為了考查學(xué)生的分析推理能力，經(jīng)常出一些給出帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡要求學(xué)生 分析求解相關(guān)問(wèn)題求解這一類(lèi)題的具體步驟是：先畫(huà)出入射點(diǎn)的軌跡切線，即畫(huà)出初速 度的方向；再根據(jù)軌跡的彎曲方向，確定電場(chǎng)力的方向；進(jìn)而利用分析力學(xué)的方法來(lái)分 析粒子的帶電性質(zhì)、電場(chǎng)力做功的正負(fù)、電勢(shì)能的增減、電勢(shì)高低的變化、電場(chǎng)力的大 小變化等有關(guān)問(wèn)題、求勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向例2 如圖44-5所示，A、

11、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知AC丄BC,Z ABC=605BC= 20 cm.把一個(gè)電荷量q=1X 10- C的正電荷從 A移到B,靜電力做功為零；從B移到C,A、_ 3靜電力做功為-1.73X 10_ j則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是A. 865 V/m，垂直 AC向左B. 865 V/m，垂直 AC向右C. 1000 V/m,垂直 AB斜向上D. 1000 V/m，垂直 AB斜向下【解析】把電荷q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力不做功，說(shuō)明AB即為等勢(shì)線，,B點(diǎn)電勢(shì)比AB斜向下場(chǎng)強(qiáng)大點(diǎn)在同一等勢(shì)面上因該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，等勢(shì)面應(yīng)為平面，故圖中直線WBC -1.73 X10"電場(chǎng)方向應(yīng)垂直

12、于等勢(shì)面，可見(jiàn)選項(xiàng)=/、B錯(cuò)誤v =-173VC點(diǎn)低173 V,因電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向，所以場(chǎng)強(qiáng)方向必垂直于小 E = = -=V/m = 1 0 0 0 V /md B C sin 6 0J30.2 X 上一2【答案】D【點(diǎn)評(píng)】本題涉及勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系、等勢(shì)面、電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān) 系、電場(chǎng)力做功等較多知識(shí)，題目情境比較復(fù)雜，全面考查考生理解、分析、解決電場(chǎng)類(lèi) 問(wèn)題的能力方法概述已知電荷在某幾點(diǎn)間移動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做功，求電場(chǎng)強(qiáng)度的方法：W(1) 根據(jù)U =確定各點(diǎn)間的電勢(shì)差，注意在勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿直線方向電勢(shì)均勻變化(2) 連接電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成等勢(shì)面(3) 與等勢(shì)面垂直的方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)

13、方向，畫(huà)出電場(chǎng)線(4) 根據(jù)E = U求場(chǎng)強(qiáng)的大小d三、運(yùn)用功能關(guān)系解決電場(chǎng)中的有關(guān)問(wèn)題例3如圖44-7甲所示，水平絕緣光滑軌道AB的B端與處于豎直平面內(nèi)的圓弧形光滑絕緣軌道BCD平滑連接，圓弧的半徑R=0.50 m.軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng) 電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度 E=1.0X 104 N/C.現(xiàn)有一質(zhì)量 m=0.06 kg的帶電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在水 平軌道上與B端距離s=1.0 m的位置，由于受到電場(chǎng)力的作用，帶電體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)m/s2，試問(wèn):已知帶電體所帶的電荷量q=8.0X 10-5 c,取g=1（1 ）帶電小球能否到達(dá)圓弧最高點(diǎn)D?（2）帶電小球運(yùn)動(dòng)到何處時(shí)對(duì)軌道的壓力最 大？最大值為多少？【答案】（1 ）能（2）當(dāng)小球滑至P點(diǎn)，/ POB=53° 時(shí)，小球?qū)A弧的壓力最大5 N方法概述解答這一類(lèi)力、電綜合性問(wèn)題的關(guān)鍵在于對(duì)物體進(jìn)行受力分析，認(rèn)真分析題目的物 理過(guò)程.由于電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與始末