電場能的性質(zhì)教案

1、1.3電場能的性質(zhì)教學(xué)目標:知識與技能：1、掌握電勢差的概念。會應(yīng)用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。2、 理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。明確電勢能、電勢、 靜電力的功、電勢能的關(guān)系。3、了解電勢與電場線的關(guān)系，了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系。 過程與方法：通過類比法教學(xué)，使學(xué)生理解電勢差的概念；應(yīng)用所學(xué)知識推導(dǎo)靜電力做功與電勢 差的關(guān)系式，培養(yǎng)邏輯思維能力。情感態(tài)度和價值觀：體驗推理探究的過程，提高分析問題、解決問題的能力。進一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的 興趣。教學(xué)重點：應(yīng)用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概 念及意義。教學(xué)難點：對

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

3、只由電場力做功決定，有 Eab=Eb-Ea=-Wab(1) 場源電荷判斷法 一一離場源正電荷越近，試探正電荷的電勢能越大，衛(wèi)探負電荷 的電勢能越小(2) 電場線法 正電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減小；逆著電場線的 方向移動時，電勢能逐漸增 (3) 做功判斷法一一無論正負電荷，電場力做正功，電荷的電勢能就一定減?。弘妶隽ψ鲐摴?，電荷的電勢能就一定增 _.二、電勢1定義：電場中某點的電勢，等于單位正電荷從該點移到零電勢參考面電場力所做的 功,.: = W A 0 = E A這里的q根據(jù)電性帶正負號）2單位：伏特（q V），1 V=1 J/C.3決定因素：與該點在電場中的位置以及零勢面的選

4、取有關(guān)，與檢驗電荷無關(guān).若空間某處的電場由幾個電荷共同產(chǎn)生，則該點電勢等于各電荷單獨存在時該點電勢的代數(shù)和.4. 關(guān)于零電勢面：由電勢的定義知它與零電勢能參考面重合，和其他零勢面一樣可以根據(jù)問題最簡化的原則來選取.在實際應(yīng)用中我們常會取大地和無限遠處為零電勢面.5. 電場中沿電場線的方向電勢越來越低.三、電勢差1. 定義：電荷q在電場中由一點 A移動到另一點 B時，電場力所做的功與電荷量的 比值，叫做A、B兩點間的電勢差，用 Uab表示.其定義式為：ABWab2#2. 決定式：UAB=Ed,適用于勻強電場.V.1 J則這兩點3. 電勢差的單位為導(dǎo)出單位，在國際單位制中為伏特，逆稱伏；符號為1

5、V=1 J/C,即1 C的正電荷在電場中由一點移到另一點，電場力所做的功為間的電勢差就是1 V.4.電勢（差）與電場強度的關(guān)系電勢電勢反 映電場的能的性質(zhì)屯場強度反映屯揚的打的性質(zhì)電協(xié)是標咸.代冇相xj fl：正負右大小的育丈電強度是矢L相對性O(shè)負'L表示Ji向*并不表示大小電勢與電場強度的人小沒冇曲然聯(lián)呆.某點的電勢為零”電場強度 可還為寒、反之亦然電勢和電揚強度郴是山電場本身的閔素比迄的+耳試探電荷無關(guān) 電外沿著電場頒度的方向降落故快在勻強電場屮和“=忙幾典屮汀足淆電場線方向的趾肉，在任何電場屮榔可理斛 山；迫協(xié)總等場理在場強廳向I:的家積四、等勢面1. 定義：電場中電勢相等的點構(gòu)

6、成的面2. 特點：（1）在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功，說明電場力方向與電荷移動方向相互垂直，即等勢面必定與電場線相互垂直.（2）沿著電場線的方向，電勢越來越低，電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低 的等勢面.（3）等勢面的疏密表示電場的強弱勢面密的地方，電場強；等勢面疏的地方， 電場弱.U五、對公式E = 一 的理解及應(yīng)用d公式E =匕反映了電場強度與電勢差之間的關(guān)系,由公式可知：電場強度的方向就是電勢降低最快的方1向公式E = U只適用于勻強電場，且應(yīng)用時注意 d的含義是表示某兩點沿電場線方向 的距離，或兩點所在等勢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、兩個帶有不等量負電的點電荷在平面內(nèi)電勢 分布如圖所示，圖中實線表示等勢線，則（）A. a點和b點的電場強度相同B. 正電荷從c點移到d點，電場力做正功C. 負電荷從a點移到c點，電場力做正功D. 正電荷從e點沿圖中虛線移到 f點，電勢能先減 小后增大【解析】電場線的疏密可以表示電場的強弱，可見A錯誤；正電荷從c點移到d點，電場力做負功，負電荷從a點移到c點，電場力做正功, 所以B錯誤，C正確；正電荷從e點沿圖中虛線移到f點，電場力先做正功，后做負功， 但整個過程電場力做正功，D正確【答案】CD2. （ 2009年廣東物理卷）如圖所示,在一個粗糙水平面上，彼此靠近地放置兩個帶同種 電荷的小物塊由

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

9、標明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是 某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點.若帶電粒子在運動過A帶電粒子所帶電荷的符號B.帶電粒子在a、b兩點的受力方向C帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大D.帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大【解析】帶電粒子在電場中所受電場力必沿電場線，根據(jù)軌跡的彎曲方向，看出 a、b兩點的電場力方向如圖 44-4乙所示(類向心力).由于電場線有兩種可能，因此粒子所帶電荷量可能為正，也可能為負當(dāng)粒子從a點進入時，速度方向與受力方向的夾角大于90°，電場力做負功，動能減小，電勢能增加；粒子從b點進入時，速 度方向與受力方向的夾角小于90&#

10、176;，電場力做正功，動能增加，電勢能減小正確選項為B、C、D.【答案】BCD【點評】帶電粒子的運動軌跡一旦給定，那么粒子在a、b兩點的受力方向、 速率大小、電勢能大小將唯一確定，與粒子所帶的電荷量無關(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動軌跡要求學(xué)生 分析求解相關(guān)問題求解這一類題的具體步驟是：先畫出入射點的軌跡切線，即畫出初速 度的方向；再根據(jù)軌跡的彎曲方向，確定電場力的方向；進而利用分析力學(xué)的方法來分 析粒子的帶電性質(zhì)、電場力做功的正負、電勢能的增減、電勢高低的變化、電場力的大 小變化等有關(guān)問題、求勻強電場中的電場強度的大小和方向例2 如圖44-5所示，A、

11、B、C三點都在勻強電場中，已知AC丄BC,Z ABC=605BC= 20 cm.把一個電荷量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則該勻強電場的場強大小和方向是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點移到B點時，電場力不做功，說明AB即為等勢線，,B點電勢比AB斜向下場強大點在同一等勢面上因該電場為勻強電場，等勢面應(yīng)為平面，故圖中直線WBC -1.73 X10"電場方向應(yīng)垂直

12、于等勢面，可見選項=/、B錯誤v =-173VC點低173 V,因電場線指向電勢降低的方向，所以場強方向必垂直于小 E = = -=V/m = 1 0 0 0 V /md B C sin 6 0J30.2 X 上一2【答案】D【點評】本題涉及勻強電場中電勢差與場強的關(guān)系、等勢面、電場線與等勢面的關(guān) 系、電場力做功等較多知識，題目情境比較復(fù)雜，全面考查考生理解、分析、解決電場類 問題的能力方法概述已知電荷在某幾點間移動過程中電場力做功，求電場強度的方法：W(1) 根據(jù)U =確定各點間的電勢差，注意在勻強電場中沿直線方向電勢均勻變化(2) 連接電勢相等的點構(gòu)成等勢面(3) 與等勢面垂直的方向為場強

13、方向，畫出電場線(4) 根據(jù)E = U求場強的大小d三、運用功能關(guān)系解決電場中的有關(guān)問題例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 電場，電場強度 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）放在水 平軌道上與B端距離s=1.0 m的位置，由于受到電場力的作用，帶電體由靜止開始運動m/s2，試問:已知帶電體所帶的電荷量q=8.0X 10-5 c,取g=1（1 ）帶電小球能否到達圓弧最高點D?（2）帶電小球運動到何處時對軌道的壓力最 大？最大值為多少？【答案】（1 ）能（2）當(dāng)小球滑至P點，/ POB=53° 時，小球?qū)A弧的壓力最大5 N方法概述解答這一類力、電綜合性問題的關(guān)鍵在于對物體進行受力分析，認真分析題目的物 理過程.由于電場力做功與路徑無關(guān)，只與始末