大學(xué)物理教案設(shè)計(jì)之電勢(shì)與電勢(shì)能

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)大學(xué)物理教案設(shè)計(jì)2課題：電勢(shì)與電勢(shì)能教學(xué)目標(biāo)：3.理解電勢(shì)的物理意義，理解電勢(shì)差的概念以及和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系教學(xué)內(nèi)容：1.從靜電場(chǎng)做功的特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)，由靜電場(chǎng)作功的特性得出的2.電勢(shì)能是度量靜電場(chǎng)作功大小的物理量，正確認(rèn)識(shí)它的相對(duì)性是引入電勢(shì)的3.電勢(shì)是反映靜電場(chǎng)本身特性的物理量，是靜電學(xué)部分非常重要的物理量之一。電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)之間有著十分緊密的關(guān)聯(lián)，正確認(rèn)識(shí)它們的區(qū)別和聯(lián)系是解決所教學(xué)重點(diǎn)：電勢(shì)的相關(guān)概念及其計(jì)算3復(fù)習(xí)回顧上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了利用電場(chǎng)線定性描述電場(chǎng)強(qiáng)度，引入電通量的概念,重點(diǎn)介紹了高斯定理(并利用高斯定理計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)。本節(jié)課，我們將從靜電場(chǎng)力作功的特點(diǎn)入手，闡述電勢(shì)這一物理量，來(lái)描述靜電場(chǎng)的性質(zhì)。板書重點(diǎn)：高斯定理1、點(diǎn)電荷電場(chǎng)由終點(diǎn)向產(chǎn)作垂線，因?yàn)轫斀铅蘸苄。鱭Hq,構(gòu)成等腰三角形，r'被由終點(diǎn)向產(chǎn)作垂線，因?yàn)轫斀铅蘸苄?，△qHq,構(gòu)成等腰三角形，r'被板書重點(diǎn)：作圖并說(shuō)明清楚為什么φ→0得θ→0,故2、點(diǎn)電荷系電場(chǎng)qo從a→b中，靜電場(chǎng)力的功為：4上式左邊每一項(xiàng)都只與qo始末二位置有關(guān)，而與過(guò)程無(wú)關(guān)，所以點(diǎn)電荷系靜電力對(duì)qo作的功只與qo始末二位置有關(guān)，而與路徑3、連續(xù)帶電體電場(chǎng)對(duì)連續(xù)帶電體，可看成是很多個(gè)點(diǎn)電荷組成的點(diǎn)電荷系，所以2中結(jié)論仍成立。力學(xué)中曾引進(jìn)了保守力和非保守力的概念。保守力的特征是其功只與始末位置有關(guān)，而與路徑無(wú)關(guān)。靜電場(chǎng)力符合保守力的一切特征，所以靜電場(chǎng)力為保守力(靜電場(chǎng)為保守力場(chǎng))。90在靜電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周，靜電力對(duì)它作功為：此式表明，靜電場(chǎng)中的環(huán)流為零(任何矢量沿閉合路徑的線積分稱為該矢量的環(huán)流),這一結(jié)論叫做場(chǎng)強(qiáng)環(huán)流定律。靜電場(chǎng)的環(huán)流定律是靜電場(chǎng)的重要特征之一，靜電學(xué)中的一切結(jié)論都可以從高斯定理及場(chǎng)強(qiáng)的環(huán)流定律得出。他們是靜電場(chǎng)在學(xué)習(xí)重力一章中提到過(guò)，保守場(chǎng)中可以引進(jìn)勢(shì)能的概念，因?yàn)殪o電場(chǎng)為保守力場(chǎng)，所以可以引進(jìn)相應(yīng)勢(shì)能的概念，此定義式中沒(méi)有確定a、b兩點(diǎn)電勢(shì)能的數(shù)值，而只知道它們的差值。為了確定一點(diǎn)的電勢(shì)能大小，須先選定所謂電勢(shì)零點(diǎn)。如若取上式中E=0,(b點(diǎn)為勢(shì)能零點(diǎn))則有與路徑無(wú)關(guān)環(huán)流定律勢(shì)能大小是相對(duì)的，需事先選取勢(shì)能零點(diǎn)5零處電場(chǎng)力所作的功。結(jié)論：電場(chǎng)中某一點(diǎn)a的電勢(shì)數(shù)值上等于單位正電荷從該點(diǎn)移到電勢(shì)為零處(即電勢(shì)能為零處)靜電力對(duì)它做的功。1)電勢(shì)為標(biāo)量。單位：伏特(V)2)原則上，電勢(shì)的零點(diǎn)(電勢(shì)能零點(diǎn))可以任選。在理論上對(duì)電荷分布有限的帶電體通常取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零。如若取上式中b→,則有：3)工程實(shí)例中，通常取大地為電勢(shì)零點(diǎn)。因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)很大的導(dǎo)體，它本身的電勢(shì)比較穩(wěn)定，適宜于作為電勢(shì)零點(diǎn)，帶電導(dǎo)體接地的部分就視為電勢(shì)零點(diǎn)。4)當(dāng)帶電體分布在無(wú)限空間中時(shí)(如無(wú)限長(zhǎng)帶電導(dǎo)體棒、無(wú)限大帶電薄圓盤),只能在帶電體有限遠(yuǎn)處選取電勢(shì)零點(diǎn)。5)電勢(shì)與電勢(shì)能是兩個(gè)不同概念，電勢(shì)是電場(chǎng)具有的性質(zhì)，而電勢(shì)能是電場(chǎng)中電荷與電場(chǎng)組成的系統(tǒng)所共有的，若電場(chǎng)中不引進(jìn)電荷也就無(wú)電勢(shì)能，但是各點(diǎn)電勢(shì)還是存在的。3.電勢(shì)差：電場(chǎng)中任意二點(diǎn)電勢(shì)的差值，稱為它們的電勢(shì)差(或電勢(shì)降落)。板書重點(diǎn)：電勢(shì)定義式課堂討論：若當(dāng)帶電體分布在無(wú)限空間中時(shí)仍取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，會(huì)產(chǎn)生什么問(wèn)題?可見(jiàn)，a、b二點(diǎn)電勢(shì)差的差值相當(dāng)于單位正電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)過(guò)程中靜電力做的功。61、點(diǎn)電荷電勢(shì)(定義法):例：求半徑為R,帶電量為q的均勻帶電球面的電勢(shì)分布課堂要求：例：求半徑為R,帶電量為q的均勻帶電球面的電勢(shì)分布重點(diǎn)和難點(diǎn)，這部分要多加練習(xí)解：點(diǎn)，這部分要多加練習(xí)(2)利用高斯定理可以計(jì)算出均勻帶電球面在空間激發(fā)的電場(chǎng)，方向沿徑向，大小為：Ⅱ(3)根據(jù)電勢(shì)定義，取無(wú)窮遠(yuǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)：所以均勻帶電球面的電勢(shì)分布為：7靜電力做功的特點(diǎn)：與路徑無(wú)關(guān)，靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)電勢(shì)能：靜電力做功大小的度量電勢(shì)：反映靜電場(chǎng)的性質(zhì)。要求