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文檔簡(jiǎn)介
電勢(shì)能和電勢(shì)
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.理解靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)、電勢(shì)能的概念。
2.理解電勢(shì)的概念,知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量。
3.明確電勢(shì)能、電勢(shì)、靜電力的功與電勢(shì)能的關(guān)系。
二、過(guò)程與方法
1.通過(guò)對(duì)知識(shí)的類比能力,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的歸納能力,對(duì)問(wèn)題的分析、
推理能力。
2.通過(guò)學(xué)生的理論探究,培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。培養(yǎng)學(xué)生
利用物理語(yǔ)言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1.利用知識(shí)類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)和對(duì)科
學(xué)的求知欲。
2.利用等勢(shì)面圖像的對(duì)稱性,形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅,自己畫
圖,在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)提高對(duì)美的感受力和鑒別力。
3.在研究問(wèn)題時(shí),要培養(yǎng)突出主要矛盾,忽略次要因素的思維方法。
【教學(xué)重點(diǎn)】
理解掌握電勢(shì)能、電勢(shì)的概念及意義。
【教學(xué)難點(diǎn)】
握電勢(shì)能與做功的關(guān)系,并能學(xué)以致用。
【教學(xué)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)入
1.靜電力,電場(chǎng)強(qiáng)度概念,指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場(chǎng),從本節(jié)起
將從能量的角度研究電場(chǎng)。
2.復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系:如圖所示從靜電場(chǎng)中靜電力做功使試探電荷獲得
動(dòng)能入手,提出問(wèn)題:是什么轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能?
A畬…...……B
二、新課教學(xué)
(一)靜電力做功的特點(diǎn)
結(jié)合右圖分析試探電荷q在場(chǎng)強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場(chǎng)中沿不同路徑從A運(yùn)動(dòng)到
B電場(chǎng)力做功的情況。
(1)q沿直線從A到B---------aE
(2)q沿折線從A到M、再?gòu)腗到B
(3)q沿任意曲線從A到B;
結(jié)果都一樣,即:W=QELAM=qELABcos^
與重力做功類比,引出:
【結(jié)論】在任何電場(chǎng)中,靜電力移動(dòng)電荷所做的功,只與始末兩點(diǎn)的位置有
關(guān),而與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。
(二)電勢(shì)能
電勢(shì)能:由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān),電荷在電場(chǎng)中也具
有勢(shì)能,這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能。
1.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系:
靜電力做的功等于電勢(shì)能的變化量。寫成式子為:WAB=EPA-EPB
2.注意:
①電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能減小;電場(chǎng)力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增加。
②電場(chǎng)力做多少功,電勢(shì)能就變化多少,在只受電場(chǎng)力作用下,電勢(shì)能與動(dòng)
能相互轉(zhuǎn)化,而它們的總量保持不變。
③在正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正,負(fù)電荷在
任一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù)。
在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù),負(fù)電荷在任
意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正。
④求電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能:
電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)A具有的電勢(shì)能EP等于將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到電勢(shì)零
點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功W,即EP=W。
⑤求電荷在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能高低:
將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場(chǎng)力做功情況判斷,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能
減小,電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能,反之電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增
加,電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能。
⑥電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定:
若要確定電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能,應(yīng)先規(guī)定電場(chǎng)中電勢(shì)能的零位置。
關(guān)于電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定:大地或無(wú)窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零。
正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中
一6--------°
E無(wú)限遠(yuǎn)E無(wú)限遠(yuǎn)
正電荷在電場(chǎng)中,其Ep始終為正正電荷在電場(chǎng)中,其Ep始終為負(fù)
負(fù)電荷在電場(chǎng)中,其Ep始終為負(fù)負(fù)電荷在電場(chǎng)中,其Ep始終為正
所以:電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)能
位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功。如上式,若取B為電勢(shì)能零點(diǎn),則A點(diǎn)的電勢(shì)能為:
EPA=WAB=QELAB
舉例分析:對(duì)圖中的各量附與一定的數(shù)值,后讓學(xué)生計(jì)算。
(三)電勢(shì)一一表征電場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量度
通過(guò)研究電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)能與它的電荷量的比值得出。
1.定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值,叫作電場(chǎng)在
這一點(diǎn)的電勢(shì)。用8表示,標(biāo)量,只有大小,沒(méi)有方向,但有正負(fù)。
(P=-
2.公式:。(與試探電荷無(wú)關(guān))
3.單位:伏特(V)
4.電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系:電勢(shì)順線降低。(電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向)
5.零電勢(shì)位置的規(guī)定:電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)的數(shù)值與零電勢(shì)的選擇有關(guān),
即電勢(shì)的數(shù)值決定于零電勢(shì)的選擇。(大地或無(wú)窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零)
三、鞏固練習(xí)
1.將帶電量為6X10-6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),克服電場(chǎng)力
做了3X10-5J的功,再?gòu)腂移到C,電場(chǎng)力做了1.2義10勺的功,則
(1)電荷從A移到B,再?gòu)腂移到C的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少?
(2)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零,則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為
多少?
(3)如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零,則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為
多少?
2.一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做了5
X1(T6j的功,那么()
A.電荷在B處時(shí)將具有5X10-6J的電勢(shì)能
B.電荷在B處將具有5X10-6J的動(dòng)能
C.電荷的電勢(shì)能減少了5X106J
D.電荷的動(dòng)能增加了5義1()Fj
3.如圖所示,A、B為某電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),那么以下的結(jié)論正確的是()
A.把正電荷從a移到b,電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能減少
B.把正電荷從a移到b,電場(chǎng)力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增加——?——
c.把負(fù)電荷從a移到b,電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能增加,b
D.從a到b電勢(shì)逐漸降低
4.有關(guān)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì),下列說(shuō)法中正確的是()
A.由放在該點(diǎn)的電荷所具有的電勢(shì)能的多少?zèng)Q定
B.由放在該點(diǎn)的電荷的電量多少來(lái)決定
C.與放在該點(diǎn)的電荷的正負(fù)有關(guān)
D.是電場(chǎng)本身的屬性,與放入該點(diǎn)的電荷情況無(wú)關(guān)
【板書設(shè)計(jì)】
一、靜電力做功的特點(diǎn):
與路徑無(wú)關(guān),只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)
二、電勢(shì)能:電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能
1.靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量:
WAB=EPA-EPB
靜電力做正功,電勢(shì)能減少
靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加
2.電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做
的功
3.電勢(shì)能是相對(duì)的,須建立零勢(shì)能參考面。
電勢(shì)能有正負(fù)之分,負(fù)值表示比零還要小
三、電勢(shì)
(D=—
1.定義:q
2.單位:伏特:V,1V=1J/C
3.沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低
4.電勢(shì)和電勢(shì)能都是相對(duì)的,且為標(biāo)量,正負(fù)號(hào)均表示大小
5.已知電勢(shì)求電勢(shì)能EP=q<p
電勢(shì)能和電勢(shì)
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.理解靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)、電勢(shì)能的概念。
2.理解電勢(shì)的概念,知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量。
3.明確電勢(shì)能、電勢(shì)、靜電力的功與電勢(shì)能的關(guān)系。
二、過(guò)程與方法
1.通過(guò)對(duì)知識(shí)的類比能力,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的歸納能力,對(duì)問(wèn)題的分析、
推理能力。
2.通過(guò)學(xué)生的理論探究,培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。培養(yǎng)學(xué)生
利用物理語(yǔ)言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1.利用知識(shí)類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)和對(duì)科
學(xué)的求知欲。
2.利用等勢(shì)面圖像的對(duì)稱性,形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅,自己畫
圖,在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)提高對(duì)美的感受力和鑒別力。
3.在研究問(wèn)題時(shí),要培養(yǎng)突出主要矛盾,忽略次要因素的思維方法。
【教學(xué)重點(diǎn)】
理解掌握電勢(shì)能、電勢(shì)的概念及意義。
【教學(xué)難點(diǎn)】
握電勢(shì)能與做功的關(guān)系,并能學(xué)以致用。
【教學(xué)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)入
1.靜電力,電場(chǎng)強(qiáng)度概念,指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場(chǎng),從本節(jié)起
將從能量的角度研究電場(chǎng)。
2.復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系:如圖所示從靜電場(chǎng)中靜電力做功使試探電荷獲得
動(dòng)能入手,提出問(wèn)題:是什么轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能?
............B
二、新課教學(xué)
(一)靜電力做功的特點(diǎn)
結(jié)合右圖分析試探電荷q在場(chǎng)強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場(chǎng)中沿不同路徑從A運(yùn)動(dòng)到
B電場(chǎng)力做功的情況。
(1)q沿直線從A到B
(2)q沿折線從A到M、再?gòu)腗到B
(3)q沿任意曲線從A到B
結(jié)果都一樣,即:W=qELAM=qEL/\Bcos^
與重力做功類比,引出:
【結(jié)論】在任何電場(chǎng)中,靜電力移動(dòng)電荷所做的功,只與始末兩點(diǎn)的位置有
關(guān),而與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。
(二)電勢(shì)能
電勢(shì)能:由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān),電荷在電場(chǎng)中也具
有勢(shì)能,這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能。
1.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系:
靜電力做的功等于電勢(shì)能的變化量。寫成式子為:WAB=EPA-EPB
2.注意:
①電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能減??;電場(chǎng)力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增加。
②電場(chǎng)力做多少功,電勢(shì)能就變化多少,在只受電場(chǎng)力作用下,電勢(shì)能與動(dòng)
能相互轉(zhuǎn)化,而它們的總量保持不變。
③在正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正,負(fù)電荷在
任一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù)。
在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù),負(fù)電荷在任
意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正。
④求電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能:
電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)A具有的電勢(shì)能EP等于將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到電勢(shì)零
點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功W,即EP=W。
⑤求電荷在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能高低:
將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場(chǎng)力做功情況判斷,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能
減小,電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能,反之電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增
加,電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能。
⑥電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定:
若要確定電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能,應(yīng)先規(guī)定電場(chǎng)中電勢(shì)能的零位置。
關(guān)于電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定:大地或無(wú)窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零。
正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中
?~~°、--------=-°
E無(wú)限遠(yuǎn)E無(wú)限遠(yuǎn)
正電荷在電場(chǎng)中,其Ep始終為正正電荷在電場(chǎng)中,其Ep始終為負(fù)
負(fù)電荷在電場(chǎng)中,其Ep始終為負(fù)負(fù)電荷在電場(chǎng)中,其Ep始終為正
所以:電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)能
位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功。如上式,若取B為電勢(shì)能零點(diǎn),則A點(diǎn)的電勢(shì)能為:
EPA=WAB=QELAB
舉例分析:對(duì)圖中的各量附與一定的數(shù)值,后讓學(xué)生計(jì)算。
(三)電勢(shì)一一表征電場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量度
通過(guò)研究電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)能與它的電荷量的比值得出。
1.定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值,叫作電場(chǎng)在
這一點(diǎn)的電勢(shì)。用*表示,標(biāo)量,只有大小,沒(méi)有方向,但有正負(fù)。
(D=—
2.公式:q(與試探電荷無(wú)關(guān))
3.單位:伏特(V)
4.電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系:電勢(shì)順線降低。(電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向)
5.零電勢(shì)位置的規(guī)定:電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)的數(shù)值與零電勢(shì)的選擇有關(guān),
即電勢(shì)的數(shù)值決定于零電勢(shì)的選擇。(大地或無(wú)窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零)
三、鞏固練習(xí)
1.將帶電量為6X10-6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),克服電場(chǎng)力
做了3X10-5J的功,再?gòu)腂移到C,電場(chǎng)力做了1.2X10-5J的功,則
(1)電荷從A移到B,再?gòu)腂移到C的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少?
(2)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零,則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為
多少?
(3)如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零,則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為
多少?
2.一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做了5
Xl()-6j的功,那么()
A.電荷在B處時(shí)將具有5X10FJ的電勢(shì)能
B.電荷在B處將具有5X10FJ的動(dòng)能
C.電荷的電勢(shì)能減少了5X106J
D.電荷的動(dòng)能增加了5X10-6J
3.如圖所示,A、B為某電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),那么以下的結(jié)論正確的是()
A.把正電荷從a移到b,電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能減少
B.把正電荷從a移到b,電場(chǎng)力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增加----?---->
C.把負(fù)電荷從a移到b,電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能增加“0
D.從a到b電勢(shì)逐漸降低
4.有關(guān)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì),下列說(shuō)法中正確的是()
A.由放在該點(diǎn)的電荷所具有的電勢(shì)能的多少?zèng)Q定
B.由放在該點(diǎn)的電荷的電量多少來(lái)決定
C.與放在該點(diǎn)的電荷的正負(fù)有關(guān)
D.是電場(chǎng)本身的屬性,與放入該點(diǎn)的電荷情況無(wú)關(guān)
【板書設(shè)計(jì)】
一、靜電力做功的特點(diǎn):
與路徑無(wú)關(guān),只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)
二、電勢(shì)能:電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能
1.靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量:
WAB=EPA-EPB
靜電力做正功,電勢(shì)能減少
靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加
2.電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做
的功
3.電勢(shì)能是相對(duì)的,須建立零勢(shì)能參考面。
電勢(shì)能有正負(fù)之分,負(fù)值表示比零還要小
三、電勢(shì)
=-
i.定義:4
2.單位:伏特:V,1V=1J/C
3.沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低
4.電勢(shì)和電勢(shì)能都是相對(duì)的,且為標(biāo)量,正負(fù)號(hào)均表示大小
5.已知電勢(shì)求電勢(shì)能EP=
電勢(shì)差
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知道電勢(shì)差的概念,知道電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。
2.掌握兩點(diǎn)間電勢(shì)差的表達(dá)式,知道兩點(diǎn)之間電勢(shì)差的正、負(fù)與這兩點(diǎn)電
勢(shì)高低之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
3.知道在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢(shì)差的關(guān)系,會(huì)應(yīng)用靜
電力做功的公式進(jìn)行計(jì)算。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
知道在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢(shì)差的關(guān)系,會(huì)應(yīng)用靜電力
做功的公式進(jìn)行計(jì)算。
【教學(xué)過(guò)程】
一、新課教學(xué)
1.電勢(shì)差:(又叫電壓)
(1)定義:電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值叫作電勢(shì)差,也叫電壓。
電荷q在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)移到另一點(diǎn)B的過(guò)程中,電場(chǎng)力做的功WAB
與電荷量q的比值,叫A、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差UAB。
(2)定義式:q
(3)單位:伏特符號(hào):V1V=1J/C
(4)物理意義:
電勢(shì)差的值即為電場(chǎng)力作用下兩點(diǎn)間移動(dòng)一庫(kù)侖的正電荷電場(chǎng)力做的功。
例如:UAB=10V,移動(dòng)1庫(kù)侖正電荷電場(chǎng)力做功為10J,移動(dòng)1庫(kù)侖負(fù)電荷
電場(chǎng)力做功-10J。
2.靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系
教師引導(dǎo):
(1)見R由什么決定?跟皿仃、。有關(guān)嗎?
由電場(chǎng)本身的因素決;與q無(wú)關(guān)
(2)卬會(huì)跟。、^H有關(guān)嗎?
跟。、U/R都有關(guān)
卬=空外8=匪
注意:應(yīng)用公式。時(shí)應(yīng)注意各物理量都有符號(hào)。
3.電勢(shì)與電勢(shì)差的比較:
(1)電勢(shì)差是電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值,9n
(2)電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)的大小,與選取的參考點(diǎn)有關(guān);電勢(shì)差的大小,
與選取的參考點(diǎn)無(wú)關(guān)。
(3)電勢(shì)和電勢(shì)差都是標(biāo)量,單位都是伏特,都有正負(fù)值:
電勢(shì)的正負(fù)表示該點(diǎn)比參考點(diǎn)的電勢(shì)大或小;
電勢(shì)差的正負(fù)表示兩點(diǎn)的電勢(shì)的高低。
【例1】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中把電荷量為2.0X1(F9c的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),
靜電力做的功為L(zhǎng)6X10一7入再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn),靜電力做的功為
-4.0X10-7JO
(1)A、B、C三點(diǎn)中,哪點(diǎn)電勢(shì)最高?哪點(diǎn)電勢(shì)最低?
(2)A、B間,B、C間,A、C間的電勢(shì)差各是多大?
(3)把電荷量為-1.5X10-9C的點(diǎn)電荷從A移動(dòng)到C,靜電力做的功是多少?
(4)根據(jù)以上結(jié)果,定性地畫出電場(chǎng)分布的示意圖,標(biāo)出A、B、C三點(diǎn)可
能的位置。
【解答】
(1)A-B,電場(chǎng)力正功,(PA><Pn
C,電場(chǎng)力負(fù)功,(Pr><Pn,(H\<Pc-<PB\>\<PA-<PB\■■<Pc><PA
(Pc>SA>SR
UAr=UAR+U"=80V-200V=-120V
97
UAC=q'^AC=(-1.5X10)X(-120)J=1.8X10J
B
~?E
說(shuō)明:應(yīng)用“8—一丁計(jì)算時(shí),注意各物理量用正負(fù)值代入。
【例2】一個(gè)電荷量為IXlCTc的電荷,從電場(chǎng)外某點(diǎn)移到電場(chǎng)內(nèi)的一點(diǎn)A
時(shí),克服電場(chǎng)力做功0.006J,則A點(diǎn)的電勢(shì)為600V:如果此電荷從電場(chǎng)外
移到電場(chǎng)內(nèi)的另一點(diǎn)B時(shí),電場(chǎng)力做功0.002J,則B點(diǎn)的電勢(shì)為200V,UAB=
400V;若有另一電荷量為0.2C的負(fù)電荷從A移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,大小
為80J。
4.等勢(shì)面
定義:電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面。
教師引導(dǎo):
(1)觀察等勢(shì)面與電場(chǎng)線的疏密情況有什么特點(diǎn)?說(shuō)明什么問(wèn)題?
(2)觀察等勢(shì)面與電場(chǎng)線的的方向有什么特點(diǎn)?
(3)思考:在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷,靜電力做功有什么特點(diǎn)?
總結(jié)等勢(shì)面的特點(diǎn):
(1)等勢(shì)面越密的位置,電場(chǎng)強(qiáng)度越大。
(2)等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。
(3)在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷靜電力不做功。
展示幾種常見電場(chǎng)的等勢(shì)面
【練習(xí)1】如圖所示,虛線a、b和c是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,它們的
電勢(shì)分別為9&、9H和<Pe,一帶正電粒子射入電場(chǎng)中,其運(yùn)動(dòng)軌跡
如實(shí)線KLMN所示。由圖可知()
A.粒子從K到L的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功
B.粒子從L到M的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功
C.粒子從K到L的過(guò)程中,電勢(shì)能增加
D.粒子從L到M的過(guò)程中,動(dòng)能減少
【練習(xí)2]如圖所示,三個(gè)等差等勢(shì)面上有a、b、c、d四點(diǎn),若將一個(gè)正
電荷由c經(jīng)a移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功Wi,若由c經(jīng)b移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功W2,
則()
A.—>伍,9、>5\以、、
C',''
!b。11:
B.修<W,,(P1V9〉?!rd
/.////
C.伍=仍,9、<5仍.
D.—=W7,5>5
二、課堂小結(jié)
1.電勢(shì)差:兩點(diǎn)的電勢(shì)之差,也叫電壓。
2.電勢(shì)差的單位:伏特符號(hào)V1V=1J/C
3.電勢(shì)差是標(biāo)量。
4.靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系:
WAR=qU^R
5.電勢(shì)差UAB與q、WAB均無(wú)關(guān),僅與電場(chǎng)中A、B兩位置有關(guān)。故電勢(shì)差
反映了電場(chǎng)本身的性質(zhì)。
6.電勢(shì)的高低與參考點(diǎn)的選取有關(guān),但電勢(shì)差與參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。
電勢(shì)差
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知道電勢(shì)差的概念,知道電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。
2.掌握兩點(diǎn)間電勢(shì)差的表達(dá)式,知道兩點(diǎn)之間電勢(shì)差的正、負(fù)與這兩點(diǎn)電
勢(shì)高低之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
3.知道在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢(shì)差的關(guān)系,會(huì)應(yīng)用靜
電力做功的公式進(jìn)行計(jì)算。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
知道在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢(shì)差的關(guān)系,會(huì)應(yīng)用靜電力
做功的公式進(jìn)行計(jì)算。
【教學(xué)過(guò)程】
一、新課教學(xué)
1.電勢(shì)差:(又叫電壓)
(1)定義:電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值叫作電勢(shì)差,也叫電壓。
電荷q在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)移到另一點(diǎn)B的過(guò)程中,電場(chǎng)力做的功WAB
與電荷量q的比值,叫A、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差UAB。
%8=匪
(2)定義式:q
(3)單位:伏特符號(hào):V1V=1J/C
(4)物理意義:
電勢(shì)差的值即為電場(chǎng)力作用下兩點(diǎn)間移動(dòng)一庫(kù)侖的正電荷電場(chǎng)力做的功。
例如:UAB=10V,移動(dòng)1庫(kù)侖正電荷電場(chǎng)力做功為10J,移動(dòng)1庫(kù)侖負(fù)電荷
電場(chǎng)力做功-10J。
2.靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系
教師引導(dǎo):
(1)由什么決定?跟W,R、q有關(guān)嗎?
由電場(chǎng)本身的因素決;與叫有、q無(wú)關(guān)
(2)VK1H跟q、iR有關(guān)嗎?
跟。、都有關(guān)
注意:應(yīng)用公式q時(shí)應(yīng)注意各物理量都有符號(hào)。
3.電勢(shì)與電勢(shì)差的比較:
(1)電勢(shì)差是電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值,uAR=(PA-9n
(2)電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)的大小,與選取的參考點(diǎn)有關(guān);電勢(shì)差的大小,
與選取的參考點(diǎn)無(wú)關(guān)。
(3)電勢(shì)和電勢(shì)差都是標(biāo)量,單位都是伏特,都有正負(fù)值:
電勢(shì)的正負(fù)表示該點(diǎn)比參考點(diǎn)的電勢(shì)大或??;
電勢(shì)差的正負(fù)表示兩點(diǎn)的電勢(shì)的高低。
【例1】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中把電荷量為2.0X109C的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),
靜電力做的功為L(zhǎng)6X107Jo再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn),靜電力做的功為
-4.0X10-7JO
(1)A、B、C三點(diǎn)中,哪點(diǎn)電勢(shì)最高?哪點(diǎn)電勢(shì)最低?
(2)A、B間,B、C間,A、C間的電勢(shì)差各是多大?
(3)把電荷量為-1.5X10-9c的點(diǎn)電荷從A移動(dòng)到C,靜電力做的功是多少?
(4)根據(jù)以上結(jié)果,定性地畫出電場(chǎng)分布的示意圖,標(biāo)出A、B、C三點(diǎn)可
能的位置。
【解答】
(1)A-B,電場(chǎng)力正功,<PA><Pn
B—C,電場(chǎng)力負(fù)功,9c>9R,但I(xiàn)Wc-Wsl>IWA-二Wc>0A
(Pc>9n><PR
3=02V=80V
(2)A”q2.0X10??
=把=空四_V=-200V
q2.0X10-4
UAC=UAft+l/Br=80V-200V=-120V
97
UAC=q'UAC=(-1.5X10)*(-120)J=1.8X10J
(3)
(4)
CAB
―?---------------?---------?--E
以8
說(shuō)明:應(yīng)用。計(jì)算時(shí),注意各物理量用正負(fù)值代入。
【例2】一個(gè)電荷量為1X105C的電荷,從電場(chǎng)外某點(diǎn)移到電場(chǎng)內(nèi)的一點(diǎn)A
時(shí),克服電場(chǎng)力做功0.006J,則A點(diǎn)的電勢(shì)為600V:如果此電荷從電場(chǎng)外
移到電場(chǎng)內(nèi)的另一點(diǎn)B時(shí),電場(chǎng)力做功0.002J,則B點(diǎn)的電勢(shì)為200V,UAB=
400V;若有另一電荷量為0.2C的負(fù)電荷從A移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,大小
為80J。
4.等勢(shì)面
定義:電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面。
教師引導(dǎo):
(1)觀察等勢(shì)面與電場(chǎng)線的疏密情況有什么特點(diǎn)?說(shuō)明什么問(wèn)題?
(2)觀察等勢(shì)面與電場(chǎng)線的的方向有什么特點(diǎn)?
(3)思考:在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷,靜電力做功有什么特點(diǎn)?
總結(jié)等勢(shì)面的特點(diǎn):
(1)等勢(shì)面越密的位置,電場(chǎng)強(qiáng)度越大。
(2)等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。
(3)在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷靜電力不做功。
展示幾種常見電場(chǎng)的等勢(shì)面
電勢(shì)分別為9&、0R和<Pc,一帶正電粒子射入電場(chǎng)中,其運(yùn)動(dòng)軌跡
如實(shí)線KLMN所示。由圖可知()
A.粒子從K到L的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功
B.粒子從L到M的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功
C.粒子從K到L的過(guò)程中,電勢(shì)能增加
D.粒子從L到M的過(guò)程中,動(dòng)能減少
【練習(xí)2]如圖所示,三個(gè)等差等勢(shì)面上有a、b、c、d四點(diǎn),若將一個(gè)正
電荷由c經(jīng)a移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功W”若由c經(jīng)b移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功W2,
貝U()
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A.>伍,01>5
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B.<仍,<<P?/:rd
5,'.,'
C.w.=6<5
D.—伍,01>5
二、課堂小結(jié)
1.電勢(shì)差:兩點(diǎn)的電勢(shì)之差,也叫電壓。
2.電勢(shì)差的單位:伏特符號(hào)V1V=1J/C
3.電勢(shì)差是標(biāo)量。
4.靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系:
=QUAH
5.電勢(shì)差UAB與q、WAB均無(wú)關(guān),僅與電場(chǎng)中A、B兩位置有關(guān)。故電勢(shì)差
反映了電場(chǎng)本身的性質(zhì)。
6.電勢(shì)的高低與參考點(diǎn)的選取有關(guān),但電勢(shì)差與參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。
電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系U=Ed,并且能夠推導(dǎo)出這個(gè)關(guān)
系式。
2.會(huì)用關(guān)系式U=Ed進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
3.理解電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)無(wú)直接的關(guān)系。
二、過(guò)程與方法
通過(guò)推導(dǎo)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系,使學(xué)生的分析能力和推理能力得到進(jìn)一
步培養(yǎng)。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)從不同角度認(rèn)識(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)、電勢(shì)差的關(guān)系,使學(xué)生在遇到具體問(wèn)
題時(shí)要注意分析,不要武斷地下結(jié)論,使學(xué)生養(yǎng)成多角度多方面看問(wèn)題的學(xué)習(xí)品
質(zhì)。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)無(wú)直接的關(guān)系;會(huì)用關(guān)系式U=Ed進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
【教學(xué)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)入
【提問(wèn)】你學(xué)過(guò)哪些描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量?
【學(xué)生答】電場(chǎng)的兩大性質(zhì):①力的性質(zhì),由電場(chǎng)強(qiáng)度描述,可用電場(chǎng)線形
象表示;②能的性質(zhì):由電勢(shì)、電勢(shì)差描述,可用等勢(shì)面形象表示。
【提問(wèn)】等勢(shì)面有哪些特點(diǎn)?
【學(xué)生答】等勢(shì)面的特點(diǎn):①沿等勢(shì)面移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功;②等勢(shì)面與
電場(chǎng)線垂直,且電場(chǎng)線從高電勢(shì)指向低電勢(shì);③任兩個(gè)等勢(shì)面不相交。
【過(guò)渡】既然場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)、電勢(shì)差都描述電場(chǎng)的性質(zhì),它們之間一定存在關(guān)
系、什么關(guān)系呢?下面我們就來(lái)推導(dǎo)它們間的關(guān)系。
二、新課教學(xué)
1.電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
【提問(wèn)】在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將一個(gè)帶電量為q的正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)
到B點(diǎn),電場(chǎng)力做了多少功?
--------------------------------------->E
【學(xué)生答】
W=qUAB
F=Eq
W=Fd=Eqd
【提問(wèn)】在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將一個(gè)帶電量為q的正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)
到B點(diǎn),電場(chǎng)力做了多少功?A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少?從A到C呢?其中
AB=S,AC=d;AB和AC的夾角為??。
7B
【學(xué)生答】
解:F=Eq
WAB=FS-cosa=E-q-S-cosa
UAB=WIq=E-S-cosa=Ed
WAC=Fd=Eqa
UAC=W/q=E-d
總結(jié):從A到B與從A到C相同!
在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)的距離的乘
積。
U=Ed
在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差
E=U/d
一起總結(jié)適用條件:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)
(2)d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向電荷移動(dòng)的距離
2.探究電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
【提問(wèn)】電場(chǎng)強(qiáng)度大電勢(shì)是否一定高?反之又如何?
學(xué)生:思考并回答上面的問(wèn)題。
E的值是客觀存在的,而電勢(shì)的值與零電勢(shì)點(diǎn)選取有關(guān),所以上述問(wèn)題不可
能有肯定答復(fù)。
教師:那一般地,規(guī)定了無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),上述問(wèn)題如何?
【提示學(xué)生】可從直觀表示它們的電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布圖討論。
【學(xué)生分析】一些同學(xué)舉到了正點(diǎn)電荷電場(chǎng)的例子分析:
???A點(diǎn)比B點(diǎn)所在處電場(chǎng)線密,
EA>EB
而沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低
<PA>CPU
故E大處,。一定高。
【提醒學(xué)生注意】不能從若干特殊例子隨便概括出帶有一般性的結(jié)論。要想
肯定一個(gè)命題,必須做一般性的證明,要想否定一個(gè)命題,只要舉出一個(gè)反例即
可。
【學(xué)生舉例】有同學(xué)會(huì)想到負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)。
<<p
而<PAB
反之,學(xué)生由以上兩例分析得:9高處E也不一定大。
教師:總結(jié),E大處9不一定高;0高處£不一定大。
【提問(wèn)】電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)電勢(shì)一定為零嗎?反之又如何呢?
(若規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn))
等量同種點(diǎn)電荷連線中點(diǎn):根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的疊加,此點(diǎn)E=0,而選取一條無(wú)限接
近該點(diǎn)的電場(chǎng)線可知:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,至無(wú)窮遠(yuǎn)處為0,則該點(diǎn)<P>
0
等量異種點(diǎn)電荷連線中點(diǎn):由圖知,兩點(diǎn)電荷連線的中垂線為一等勢(shì)面而伸
向無(wú)窮遠(yuǎn),,此點(diǎn)(0=0,而由圖可得,此點(diǎn)EW0
總結(jié),E為零處9不一定為零;0為零處E不一定為零
結(jié)論:場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)無(wú)直接關(guān)系。
3.三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式的區(qū)別
區(qū)別物理意義適用范圍
F是電場(chǎng)強(qiáng)度大小的
F=-適用—切電場(chǎng)
q定義式
是真空中點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的在真空中,
E=k
^2決定式場(chǎng)電荷Q是點(diǎn)電荷
u勻強(qiáng)電場(chǎng)中
勻強(qiáng)電場(chǎng)
E=d場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系式
4.場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的比較
電場(chǎng)強(qiáng)度E電勢(shì)
1描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)
電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于放在該點(diǎn)的點(diǎn)電荷所電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)等于該點(diǎn)跟選定的標(biāo)準(zhǔn)位
2受的電場(chǎng)力F跟點(diǎn)電荷電量q的比值,E=£,置(零電勢(shì)點(diǎn))間的電勢(shì)差。。,3在數(shù)
q
E在數(shù)值上等于單位正電荷所受的電場(chǎng)力值上等于單位正電荷所具有的電勢(shì)能
3矢量標(biāo)量
4單位:N/C;V/m伏(1V=1J/C)
5電勢(shì)沿著電場(chǎng)強(qiáng)度的方向降落
三、鞏固練習(xí)
【練習(xí)1]如圖,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的M、N兩點(diǎn)距離為2cm,兩點(diǎn)間的電勢(shì)差
為5V,M、N連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成60°角,則此電場(chǎng)的電場(chǎng)
強(qiáng)度多大?
解:根據(jù)d,得
yMN__________
-2
MN?cos602xl0x0.5=500V/mo
【練習(xí)2】如圖所示,在場(chǎng)強(qiáng)為E=4.0X10%/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有相距5cm的
A、B兩點(diǎn),兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)強(qiáng)度成30°角。求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。
解析:A、B連線不沿電場(chǎng)方向,不能直接用公式lhB=Ed計(jì)算A、B兩點(diǎn)間的
電勢(shì)差。根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的平面這一性質(zhì),可過(guò)B點(diǎn)作
一等勢(shì)面,在等勢(shì)面上找一點(diǎn)",使A、夕的連線沿場(chǎng)強(qiáng)方向,求0梯,即可。
解:過(guò)B點(diǎn)作一垂直于電場(chǎng)線的平面即等勢(shì)面,過(guò)A點(diǎn)作電場(chǎng)線的平行線,
二者交于5'點(diǎn),如圖,顯然5B二①'B,UAB=UAB,
UAB=EAB'=EABCG^=4.0x103*0.05x且
2N/C=l.7X102N/C
說(shuō)明:用本節(jié)的兩個(gè)公式解題一定要注意適用條件,還要注意必須使用國(guó)際
單位。通過(guò)此題可以看出場(chǎng)強(qiáng)方向是電勢(shì)降落最快的方向,即是通過(guò)相同距離電
勢(shì)降落最大的方向。這個(gè)結(jié)論對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)也成立。
【練習(xí)3】圖中,A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,已知ACJLBC,ZABC=60°,
BC=20cmo把一個(gè)電量q=105c的正電荷從A移到B,靜電力做功為零;從B移
到C,靜電力做功為-1.73xl0-3j,則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是(
A.865V/m,垂直AC向左
B.865V/m,垂直AC向右
C.1000V/m,垂直AB斜向上
D.1000V/m,垂直AB斜向下
解析:把電荷q從A移到B電場(chǎng)力不做功,說(shuō)明A、B兩點(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AB即為等勢(shì)線,電場(chǎng)方向
應(yīng)垂直于等勢(shì)面,可見,選項(xiàng)A、B不正確。
一嘖一-⑺火爐
qV=-173V,B點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)低173V,因電場(chǎng)線指
向電勢(shì)降低方向,所以場(chǎng)強(qiáng)方向必垂直于AB斜向下。場(chǎng)強(qiáng)大小
173
石=牛=_4802x3
dBCsmGO=2V/m=1000V/mo
電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系U=Ed,并且能夠推導(dǎo)出這個(gè)關(guān)
系式。
2.會(huì)用關(guān)系式U=Ed進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
3.理解電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)無(wú)直接的關(guān)系。
二、過(guò)程與方法
通過(guò)推導(dǎo)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系,使學(xué)生的分析能力和推理能力得到進(jìn)一
步培養(yǎng)。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)從不同角度認(rèn)識(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)、電勢(shì)差的關(guān)系,使學(xué)生在遇到具體問(wèn)
題時(shí)要注意分析,不要武斷地下結(jié)論,使學(xué)生養(yǎng)成多角度多方面看問(wèn)題的學(xué)習(xí)品
質(zhì)。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)無(wú)直接的關(guān)系;會(huì)用關(guān)系式U=Ed進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
【教學(xué)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)入
【提問(wèn)】你學(xué)過(guò)哪些描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量?
【學(xué)生答】電場(chǎng)的兩大性質(zhì):①力的性質(zhì),由電場(chǎng)強(qiáng)度描述,可用電場(chǎng)線形
象表示;②能的性質(zhì):由電勢(shì)、電勢(shì)差描述,可用等勢(shì)面形象表示。
【提問(wèn)】等勢(shì)面有哪些特點(diǎn)?
【學(xué)生答】等勢(shì)面的特點(diǎn):①沿等勢(shì)面移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功;②等勢(shì)面與
電場(chǎng)線垂直,且電場(chǎng)線從高電勢(shì)指向低電勢(shì);③任兩個(gè)等勢(shì)面不相交。
【過(guò)渡】既然場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)、電勢(shì)差都描述電場(chǎng)的性質(zhì),它們之間一定存在關(guān)
系、什么關(guān)系呢?下面我們就來(lái)推導(dǎo)它們間的關(guān)系。
二、新課教學(xué)
1.電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
【提問(wèn)】在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將一個(gè)帶電量為q的正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)
到B點(diǎn),電場(chǎng)力做了多少功?
E
AB
——+
d
【學(xué)生答】
W=qUAB
F=Eq
W=Fd=Eqd
【提問(wèn)】在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將一個(gè)帶電量為q的正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)
到B點(diǎn),電場(chǎng)力做了多少功?A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少?從A到C呢?其中
AB=S,AC=d;AB和AC的夾角為??。
【學(xué)生答】
解:F=Eq
WAB=F-S-cosa=E-q-S-cosa
UAB=W/q=ES-cosa=Ed
WAC=Fd=Eqa
UAC=W/q=E?d
總結(jié):從A到B與從A到C相同!
在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)的距離的乘
積。
U=Ed
在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差
E=U/d
一起總結(jié)適用條件:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)
(2)d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向電荷移動(dòng)的距離
2.探究電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
【提問(wèn)】電場(chǎng)強(qiáng)度大電勢(shì)是否一定高?反之又如何?
學(xué)生:思考并回答上面的問(wèn)題。
E的值是客觀存在的,而電勢(shì)的值與零電勢(shì)點(diǎn)選取有關(guān),所以上述問(wèn)題不可
能有肯定答復(fù)。
教師:那一般地,規(guī)定了無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),上述問(wèn)題如何?
【提示學(xué)生】可從直觀表示它們的電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布圖討論。
【學(xué)生分析】一些同學(xué)舉到了正點(diǎn)電荷電場(chǎng)的例子分析:
???A點(diǎn)比B點(diǎn)所在處電場(chǎng)線密,
.'.EA>EB
而沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低
(PA>9B
故E大處,9一定高。
【提醒學(xué)生注意】不能從若干特殊例子隨便概括出帶有一般性的結(jié)論。要想
肯定一個(gè)命題,必須做一般性的證明,要想否定一個(gè)命題,只要舉出一個(gè)反例即
可。
【學(xué)生舉例】有同學(xué)會(huì)想到負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)。
由圖可知:EC>ED
<<p
而B
反之,學(xué)生由以上兩例分析得:s高處E也不一定大。
教師:總結(jié),E大處。不一定高;。高處E不一定大。
【提問(wèn)】電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)電勢(shì)一定為零嗎?反之又如何呢?
(若規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn))
等量同種點(diǎn)電荷連線中點(diǎn):根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的疊加,此點(diǎn)E=0,而選取一條無(wú)限接
近該點(diǎn)的電場(chǎng)線可知:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,至無(wú)窮遠(yuǎn)處為0,則該點(diǎn)<P>
0
等量異種點(diǎn)電荷連線中點(diǎn):由圖知,兩點(diǎn)電荷連線的中垂線為一等勢(shì)面而伸
向無(wú)窮遠(yuǎn),,此點(diǎn)<P=Q,而由圖可得,此點(diǎn)EW0
總結(jié),E為零處0不一定為零;9為零處E不一定為零
結(jié)論:場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)無(wú)直接關(guān)系。
3.三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式的區(qū)別
區(qū)別物理意義適用范圍
F是電場(chǎng)強(qiáng)度大小的
£=-適用于一切電場(chǎng)
q定義式
E=k4是真空中點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的在真空中,
rz決定式場(chǎng)電荷Q是點(diǎn)電荷
U勻強(qiáng)電場(chǎng)中
E勻強(qiáng)電場(chǎng)
=d場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系式
4.場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的比較
電場(chǎng)強(qiáng)度E電勢(shì)
1描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)
電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于放在該點(diǎn)的點(diǎn)電荷所電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)等于該點(diǎn)跟選定的標(biāo)準(zhǔn)位
2受的電場(chǎng)力F跟點(diǎn)電荷電量q的比值,E=£,置(零電勢(shì)點(diǎn))間的電勢(shì)差。吟,9在數(shù)
q
E在數(shù)值上等于單位正電荷所受的電場(chǎng)力值上等于單位正電荷所具有的電勢(shì)能
3矢量標(biāo)量
4單位:N/C;V/m伏(1V=1J/C)
5電勢(shì)沿著電場(chǎng)強(qiáng)度的方向降落
三、鞏固練習(xí)
【練習(xí)1]如圖,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的M、N兩點(diǎn)距離為2cm,兩點(diǎn)間的電勢(shì)差
為5V,M、N連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成60°角,則此電場(chǎng)的電場(chǎng)
強(qiáng)度多大?
E_UMN
解:根據(jù)一d,得
E-yMN5
2
W-cos602x10x0.5=500V/mo
【練習(xí)2】如圖所示,在場(chǎng)強(qiáng)為E=4.OX1()3N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有相距5cm的
A、B兩點(diǎn),兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)強(qiáng)度成30°角。求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。
解析:A、B連線不沿電場(chǎng)方向,不能直接用公式lhB=Ed計(jì)算A、B兩點(diǎn)間的
電勢(shì)差。根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的平面這一性質(zhì),可過(guò)B點(diǎn)作
一等勢(shì)面,在等勢(shì)面上找一點(diǎn)",使A、9的連線沿場(chǎng)強(qiáng)方向,求"仍即可。
解:過(guò)B點(diǎn)作一垂直于電場(chǎng)線的平面即等勢(shì)面,過(guò)A點(diǎn)作電場(chǎng)線的平行線,
二者交于5'點(diǎn),如圖,顯然如=嫁,外8=。的
3
UAB=EAB'=EABCOS30=4.0x10x().05
2N/C=l.7X102N/C
說(shuō)明:用本節(jié)的兩個(gè)公式解題一定要注意適用條件,還要注意必須使用國(guó)際
單位。通過(guò)此題可以看出場(chǎng)強(qiáng)方向是電勢(shì)降落最快的方向,即是通過(guò)相同距離電
勢(shì)降落最大的方向。這個(gè)結(jié)論對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)也成立。
【練習(xí)3】圖中,A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,已知ACLBC,ZABC=60°,
BC=20cmo把一個(gè)電量q=105C的正電荷從A移到B,靜電力做功為零;從B移
到C,靜電力做功為-1.73x10-31,則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是(
c;..-j
A.865V/m,垂直AC向左
B.865V/m,垂直AC向右i/
C.1000V/m,垂直AB斜向上:/
A/
D.1000V/m,垂直AB斜向下
解析:把電荷q從A移到B電場(chǎng)力不做功,說(shuō)明A、B兩點(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AB即為等勢(shì)線,電場(chǎng)方向
應(yīng)垂直于等勢(shì)面,可見,選項(xiàng)A、B不正確。
〃_嘖_—L73xl(f3
UBC——35
q10v=-173V,B點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)低173V,因電場(chǎng)線指
向電勢(shì)降低方向,所以場(chǎng)強(qiáng)方向必垂直于AB斜向下。場(chǎng)強(qiáng)大小
BCsin60=2V/m=1000V/mo
電容器的電容
【教學(xué)目標(biāo)】
1.了解電容器概念及基本作用。
2.了解電容器的結(jié)構(gòu),了解常用電容器種類。
3.知道平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān),有什么關(guān)系?
【教學(xué)重點(diǎn)】
電容的概念,影響電容大小的因素。
【教學(xué)難點(diǎn)】
電容的概念,電容器的電量與電壓的關(guān)系,電容的充、放電。
【教學(xué)過(guò)程】
一、新課引入
教師:兩塊相互靠近,平行放置的金屬板,如果分別帶上等量異種電荷,它
們之間有沒(méi)有電場(chǎng)?
兩金屬板間有沒(méi)有電勢(shì)差?
教師歸納小結(jié)
由此可見,相互靠近的兩金屬板構(gòu)成的裝置具有儲(chǔ)存電荷的作用,或者說(shuō)它
可以容納電荷,而兩板所帶正、負(fù)電荷越多,板間電場(chǎng)就越強(qiáng),兩板間的電勢(shì)差
就越大。
那么有什么方法可以使兩金屬板帶上正、負(fù)電荷呢?
將兩金屬極分別按到電源的正、負(fù)兩板上(同時(shí)畫出電路)
將“25V,4700
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