電勢(shì)能和電勢(shì)導(dǎo)學(xué)案

1、選修31 1.4 電勢(shì)能和電勢(shì)教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)與技能1、理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢(shì)能的概念、電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功的關(guān)系。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。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)與前面知識(shí)的結(jié)合，理解電勢(shì)能與靜電力做的功的關(guān)系，從而更好的了解電勢(shì)能和電勢(shì)的概念。情感態(tài)度與價(jià)值觀嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，增強(qiáng)科學(xué)探究的價(jià)值觀。教學(xué)重點(diǎn)：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)：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。預(yù)習(xí)案1.靜電力（

2、電場(chǎng)力）做功跟重力做功有相同的特點(diǎn)，即這種保守力做的功跟 有關(guān)，跟 無(wú)關(guān)。2.正是由于上述特點(diǎn)，所以靜電力做功會(huì)對(duì)應(yīng)一種勢(shì)能的變化，這種勢(shì)能叫 3. 在 中會(huì)具有電勢(shì)能4.電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能，等于 功。5.電場(chǎng)力做的功跟電勢(shì)能變化的關(guān)系為 。6.電勢(shì)的定義是： 定義式是 。7順著電場(chǎng)線的方向電勢(shì) 。8等勢(shì)面是 。電場(chǎng)線總是跟等勢(shì)面 相交，并且由 等勢(shì)面指向 的等勢(shì)面。9.你能記住幾種電場(chǎng)的等勢(shì)面分布？ 教學(xué)案一、復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)1靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度概念，2回顧重力做功的特點(diǎn)是什么?靜電力做功使試探電荷的哪個(gè)物理量發(fā)生了改變？說(shuō)明物體獲得怎樣的能量呢？今天我們就從這個(gè)問(wèn)題入手，來(lái)探究是什么能轉(zhuǎn)化

3、為試探電荷的動(dòng)能？二、合作探究1靜電力做功的特點(diǎn)結(jié)合課本圖1。4-1（右圖）分析試探電荷q在場(chǎng)強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場(chǎng)中沿不同路徑電場(chǎng)力做功的情況。思考：1生活中從A運(yùn)動(dòng)到B的路徑幾條？在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程必須有哪個(gè)物理量的作用？B2.如果A和B是處在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電量為q的試探電荷A從A運(yùn)動(dòng)到B有幾條路徑？在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到哪個(gè)力的作用？q沿直線從A到B q沿折線從A到M、再?gòu)腗到Bq沿任意曲線線A到B練習(xí)：試求出上述3幅圖中靜電力做功是多少？（自己獨(dú)立完成解題過(guò)程）由公式W= F·s·cos= qE·s·cos (s為電荷初末位置在電場(chǎng)方向上的位移)思考：

4、帶正電的試探電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由A點(diǎn)沿不同的路徑運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中靜電力做的功相同嗎？類比重力做功，當(dāng)電荷沿軌跡3運(yùn)動(dòng)時(shí)，可把它分成很多小段位移，而每一小段都可分解成與靜電力垂直和平行兩部分，所有平行于靜電力方向的位移之和等于AC的長(zhǎng)度，故靜電力所做功為W=。結(jié)論：靜電力做功與 路徑無(wú)關(guān)，只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。說(shuō)明：上述結(jié)論對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)仍適用。靜電力做功的特點(diǎn): 2電勢(shì)能（與重力做功類比）疑惑：做功的過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，那么電場(chǎng)力做功的過(guò)程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？類比重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系，靜電力對(duì)電荷做正功時(shí)其電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，靜電力對(duì)電荷做負(fù)功時(shí)其電勢(shì)能增加，動(dòng)能減少

5、。由此可知：電荷在電場(chǎng)中不同的位置也具有不同的勢(shì)能，我們把這種勢(shì)能稱為電勢(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 能，這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能。靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系的探究分析正電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中從A到B和從B到A移動(dòng)過(guò)程vvEE+BAA+B分析：第一幅：電場(chǎng)力方向 電荷的運(yùn)動(dòng)方向 說(shuō)明電場(chǎng)力的方向與電荷的運(yùn)動(dòng)方向 電場(chǎng)力做 功. 第二幅：電場(chǎng)力方向 電荷的運(yùn)動(dòng)方向 說(shuō)明電場(chǎng)力的方向與電荷的運(yùn)動(dòng)方向 電場(chǎng)力做 功.思考1：如果說(shuō)“功是能量變化的量度”那么電場(chǎng)力做功是什么能的量度呢？靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系？結(jié)論1：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷

6、的電勢(shì)能 電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能 故靜電力所做的功等于電荷電勢(shì)能的減少量，即 表達(dá)式說(shuō)明了靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系）例1. 如圖,在場(chǎng)強(qiáng) 的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,點(diǎn)電荷q=+1c從A移動(dòng)到B,AB相距L=1m,電場(chǎng)力做功為多少?電勢(shì)能如何變化?電荷在B點(diǎn)的具有的電勢(shì)能多大？思考2：當(dāng)我們規(guī)定電荷在B點(diǎn)所具有的電勢(shì)能為零時(shí)，電荷在A點(diǎn)所具有的電勢(shì)能 ，即電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于 把它從該點(diǎn)移動(dòng)到 位置時(shí)所做的功。結(jié)論2. 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該處移動(dòng)到零勢(shì)能位置所做的功規(guī)定：通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢(shì)能規(guī)定為零。3、電勢(shì)能是相對(duì)的

7、，與零電勢(shì)能面有關(guān)電勢(shì)能為負(fù)表示電荷在該處的電勢(shì)能比零還要小.4、電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的，具有系統(tǒng)性5、電勢(shì)能是標(biāo)量6、重力勢(shì)能與電勢(shì)能的類比思考：靜電力做功與重力做功的差異？為什么會(huì)有這樣的差異？由于電荷的電性 之分，正電荷沿著電場(chǎng)線方向移動(dòng)時(shí)，靜電力做 功，電勢(shì)能 ；而負(fù)電荷沿著電場(chǎng)線方向移動(dòng)時(shí)，靜電力做 功，電勢(shì)能 ；即等量的不同電荷在電場(chǎng)中同一位置所具有的電勢(shì)能是 問(wèn)題一、判斷電荷在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能高低(仔細(xì)觀察教材P17圖1.4-2；1.4-3)（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

8、，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。）問(wèn)題二、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)力所有做的功。如上式若取B為電勢(shì)能零點(diǎn)，則A點(diǎn)的電勢(shì)能為： ）3電勢(shì)-（表征電場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量度）1. 在重力場(chǎng)中可以把物體的重力勢(shì)能與它的質(zhì)量的比值定義為重力勢(shì)。如果物體在地面上的重力勢(shì)能為零，試寫(xiě)出重力勢(shì)的表達(dá)式（1）定義： 的比值，叫做這一點(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)。（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： （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

9、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）(6) 正試探電荷沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)，其電勢(shì)能減小，電勢(shì)逐漸降低，故沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。例2、把q=4×10-9C的試探電荷放在電場(chǎng)中的A點(diǎn),具有6×10-8 J的電勢(shì)能,求A點(diǎn)的電勢(shì)A.例3.在同一條電場(chǎng)線上有A、B兩點(diǎn)，已知將從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，外力克服電場(chǎng)力做功，則電場(chǎng)線的方向是由_點(diǎn)指向_點(diǎn)的；A、B兩點(diǎn)比較，_點(diǎn)的電勢(shì)高。 4等勢(shì)面定義： 等勢(shì)面的性質(zhì)： 等勢(shì)面的用途： 畫(huà)出幾種電場(chǎng)的電場(chǎng)線及等勢(shì)面（教材P19圖1.45）5幾種電場(chǎng)的電場(chǎng)線及等勢(shì)面等量同種電荷連線和中線上連線上：中點(diǎn)電勢(shì) 中線上

10、：由中點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì) ，無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì) 等量異種電荷連線上和中線上連線上：由正電荷到負(fù)電荷電勢(shì)逐漸減小。中線上：各點(diǎn)電勢(shì)相等且都等于零。3. 電場(chǎng)中兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面能不能相交？說(shuō)明理由 鞏固案1下列說(shuō)法正確的是（ ）A. 在電場(chǎng)中順著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力做功，電荷電勢(shì)能減少B. 在電場(chǎng)中逆著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力做功，電荷電勢(shì)能減少C. 在電場(chǎng)中順著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷，電場(chǎng)力做正功，電荷電勢(shì)能減少D. 在電場(chǎng)中逆著電場(chǎng)線移動(dòng)負(fù)電荷，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷電勢(shì)能增加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)電場(chǎng)力做了5×106J的功，那么（ ）A電荷在B處時(shí)將具有5×106

11、J的電勢(shì)能B電荷在B處將具有5×106J的動(dòng)能C電荷的電勢(shì)能減少了5×106JD電荷的動(dòng)能增加了5×106J3 如圖所示，在y 軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的A 、B 兩點(diǎn)有等量同種點(diǎn)電荷Q，在x軸上C 點(diǎn)有點(diǎn)電荷-Q ，且CO=OD ,ADO =60°.下列判斷正確的是（ ）AO點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零 BD 點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零C若將點(diǎn)電荷q 從O 移向C ，電勢(shì)能增大D若將點(diǎn)電荷一q 從O 移向C 電勢(shì)能增大4 如圖所示，電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是（ ）A. 電勢(shì)，場(chǎng)強(qiáng) B. 電勢(shì)，場(chǎng)強(qiáng) C. 將電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做了正功D. 將電荷分別放在A、B兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能5如圖所示，把電量為5×109C的電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能（選填“增大”、“減小”或“不變”）；若A點(diǎn)的電勢(shì)UA15V，B點(diǎn)的電勢(shì)UB10V，則此過(guò)程中電場(chǎng)力做的功為J.67將一個(gè)電量為2×108C的點(diǎn)電荷，從零電勢(shì)點(diǎn)S移到M點(diǎn)要克服電場(chǎng)力做功4×108J，則M點(diǎn)電勢(shì)M=_，若將該電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功14×108J，則N點(diǎn)電勢(shì)N=_，MN兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN=_8 如圖所示，在某點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，若取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則A點(diǎn)電勢(shì)為30V，如果將C的電荷放在A點(diǎn)，它具有電勢(shì)能為，如