電勢能和電勢.doc

1.4 電勢能和電勢 （基礎課）主編 審核 審批 學習目標（一）知識與技能 1、理解靜電力做功的特點、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關系。 2、理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質的物理量。明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關系。了解電勢與電場線的關系，了解等勢面的意義及與電場線的關系。 （二）過程與方法 通過與前面知識的結合，理解電勢能與靜電力做的功的關系，從而更好的了解電勢能和電勢的概念。 （三）情感態(tài)度與價值觀 嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產和生活相關的實際問題，增強科學探究的價值觀。 學習方法 類比法 學習內容 靜電力做功的特點 電勢能 電勢 等勢面問題導學 問題的提出我們知道電場對放入其中的電荷有力的作用，在電場中移動電荷時電場力就要做功，同時電荷的位置要變化，電荷具有的能量也會發(fā)生變化，那么電場力做的功和電荷能量變化之間有什么關系呢？本節(jié)課我們來研究這個問題。1、靜電力做功的特點推導在勻強電場中移動試探電荷q從A到B靜電力所做得功。（1）q沿直線從A到B （2）q沿折線從A到B （3）q沿任意曲線從A到B（用無數(shù)組跟靜電力平行和垂直的折線來逼近曲線ANB的方法），可得 問題：通過以上推導過程，可以得出什么結論？ 這個結論雖然是從勻強電場中推導出來的，但是可以證明，同樣適用于非勻強電場。2、電勢能類比重力做功的特點和重力勢能的概念，引出電勢能的概念。（閱讀16頁第六段）類比重力做功與重力勢能變化的關系，從“功是能量轉化的量度”的角度，引導學生推導出靜電力做功與電勢能變化的關系: 提出問題：上式能不能確定電荷在電場中某點具有的電勢能？為什么？要確定電荷在某點的電勢能，應該怎么辦？ 分組討論，思考后回答如果規(guī)定B點的電勢能為零，電荷在A點的電勢能為多少？ 概括、總結：電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移到零勢能位置時所做得功。通常把無限遠處或大地的電勢能規(guī)定為零。學生閱讀教材圖1.4-3，了解重力場和引力場中重力或引力做功與電場中靜電力做功的差別。因為電荷有正負，因此同樣從A點移到B點靜電力做功正負號相反，電荷的電勢能的變化也是相反的。例1 將帶電量為610-6C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力做了310-5J的功，再從B移到C，電場力做了1.210-5J的功，則（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？注意： 電場力做正功，電荷的電勢能減?。浑妶隽ψ鲐摴?，電荷的電勢能增加 求電荷在電場中某點具有的電勢能 電荷在電場中某一點A具有的電勢能EP等于將該點電荷由A點移到電勢零點電場力所做的功W的。即EP=W 比較電荷在電場中A、B兩點具有的電勢能高低 將電荷由A點移到B點根據(jù)電場力做功情況判斷，電場力做正功，電勢能減小，電荷在A點電勢能大于在B點的電勢能，反之電場力做負功，電勢能增加，電荷在B點的電勢能小于在B點的電勢能。 電勢能零點的規(guī)定 若要確定電荷在電場中的電勢能，應先規(guī)定電場中電勢能的零位置。 關于電勢能零點的規(guī)定：P17（大地或無窮遠默認為零） 所以：電荷在電場中某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零電勢能位置時電場力所有做的功。3、電勢回憶：我們是通過對什么的研究來認識電場強度的？電場強度是用什么方法來定義的？通過試探電荷在電場中受靜電力來認識電場強度的。用靜電力和電荷的帶電量的比值來定義的。今天我們再用比值定義的方法研究描述電場性質的另一個物理量電勢。它是描述電場具有能的性質的物理量。通過閱讀P18第一段，推導出勻強電場中某點（如A點）電荷的電勢能和其帶電荷量的比值的表達式： 討論：為什么可以把這個比值定義為A點的電勢？對于任何電場是否具有普遍性？分組討論，選出代表發(fā)表見解。得出結論，建立起電勢的概念：（1）對電場中確定的一點，這個比值都相同；（2）對于電場中不同的點，這個比值一般是不同的?？梢姡摫戎蹬c試探電荷本身無關，決定于電場的性質。因此可以用它來定義電場的電勢。可以證明，這個比值對一切電場都適用，即具有普遍性。電勢：電場中某一點，電荷的電勢能與其電荷量的比值，叫做這一點的電勢。即 （1）單位：伏特（V），1V=1J/C（2）標量，只有大小，沒有方向。（3）電場線指向電勢降低的方向。（4）電勢的數(shù)值和零電勢點的選取有關。（5）規(guī)定了電勢零點后，電場中各點的電勢可以是正值，也可以是負值，電勢的正負值能比較大小。4、等勢面閱讀教材關于等勢面的內容，思考并回答以下問題：（1）什么是等勢面？等勢面與電場線的關系如何？為什么？（2）熟悉幾種典型電場的等勢面分布情況。（3）引入等勢面，對研究電場的性質有何意義？實際工作中，測量電勢要比測量電場強度容易，處理等勢面的數(shù)學方法也比較簡單，所以常常用等勢面來研究電場，我們常常先畫出或算出等勢面的分布情況，再由等勢面推斷出電場的分布情況。例2某帶電粒子僅在電場力作用下由A點運動到B點，電場線、粒子在A點的初速度及運動軌跡如圖所示，可以判定A.粒子在A點的加速度大于它在B點的加速度B.粒子在A點的動能小于它在B點的動能C.粒子在A點的電勢能小于它在B點的電勢能D.電場中A點的電勢低于B點的電勢達標訓練：一、選擇題：1、下列說法中正確的是：（ ）A、電場強度和電勢都是矢量B、電勢為零的地方，電場強度也一定為零C、把電荷從電場中一點移至另一點電場力一定做功D、把電荷從電場中一點移至另一點電場力有可能不做功2、關于公式可知：（ ）A、電場中某點的電勢，與放在該點電荷具有的電勢能成正比B、電場中某點的電勢，與放在該點電荷的電荷量成反比C、電場中某點的電勢，與該點是否有電荷，電荷的正負及電荷量的大小無關D、放入電場中某點的點電荷不同，電勢能也不同，但電勢能與電荷量的比值保持不變3、如圖所示,A、B、C為電場中同一電場線上三點，設電荷在電場中只受電場力，則下列說法中正確的是：（ ）A、若在C點無初速地釋放正電荷，則正電荷向B運動，電勢能減小B、若在C點無初速地釋放正電荷，則正電荷向B運動，電勢能增加C、若在C點無初速地釋放負電荷，則負電荷向A運動，電勢能增加D、若在C點無初速地釋放負電荷，則負電荷向A運動，電勢能減小4、下列說法中正確的是：（ ）A、沿著電場線的方向場強一定越來越弱 B、沿著電場線的方向電勢一定越來越低C、勻強電場中，各點的場強一定大小相等，方向相同D、勻強電場中，各點的電勢一定相等5、下列說法中，正確的是：（ ）A、同一等勢面上的各點電勢相等，電場強度也相等B、電場中的兩條電場線一定不會相交，但兩個電勢不等的等勢面有可能相交C、在同一等勢面上移動電荷，電場力一定不做功D、離孤立帶電導體越近的等勢面，其形狀越與導體表面相似；離孤立帶電導體越遠的等勢面，其形狀越接近于球面6、如圖所示，在O點置一點電荷Q，以O為圓心作一圓?，F(xiàn)將一電荷從A分別移到圓上的B、C、D三點，則電場力做功最多的過程是：（ ）A、移到B的過程 B、移到C的過程C、移到D的過程 D、三個過程一樣多二、填空題：7、把兩個同種點電荷的距離增大一些，電場力做正功，電荷的電勢能 ；把兩個異種點電荷的距離增加一些，電場力做負功，電荷的電勢能 。 8、把電荷量q=1.010-5C的電荷從A點移到B點，電場力做功W=2.010-2J，則電荷的電勢能 ，若規(guī)定B點為零電勢，則電荷在A點的電勢能EPA為 ；A點的電勢= 。三、計算題：9、有一個電量q=-310-6C的點電荷，從某電場中的A點移動到B點，電荷克服電場力何做了610-4J的功，從B點移至C點，電場力對電荷做了910-4J的功，設B點為零電勢，求：A、C兩點的電勢和各為多少？ 11、將帶電量為110-8C的正電荷，從無限遠處移到電場中的A點，要克服電場力做功110-6J，問：電荷的電勢能是增加還是減少？電荷在A點具有多少電勢能？ A點的電勢是多少？ 若電場力可以把帶電量為210-8C的電荷從無限遠處移到電場中的A點，說明電荷帶正電還是帶負電？電場力做了多少功？（取無限遠處為電勢零點） 12、如圖所示，小球的質量為m，帶電量為q，懸掛小球的絲線與豎直方向成角時，小球恰好在勻強電場中靜止不動，絲線長度為L，現(xiàn)將小球拉回到懸線豎直的方向上來，則拉力至少做多少功？【典型例題】【例1】在靜電場中，下列說法中錯誤的是：（ ）電場強度為零的點，電勢也一定為零電場強度處處相等的區(qū)域內，電勢也一定處處相等只在電場力作用下，正電荷一定從電勢高的地方向電勢低的地方移動沿著電場線方向電勢一定越來越低【例2】如圖所示，a、b為豎直向上的電場線上的兩點，一帶電質點在a由靜止釋放 ，沿電場線方向向上運動，到b點速度恰好為零，下列說法中正確的是：（ ）A、帶電質點在a、b兩點所受的電場力都是豎直向上的B、a點電勢