物理（普通類）教學(xué)課件 02第五章 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 電磁感應(yīng) 第二節(jié) 電勢(shì)能 電勢(shì) 電勢(shì)差 學(xué)習(xí)資料

課題第五章電場(chǎng)與磁場(chǎng)電磁感應(yīng)第二節(jié)電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.了解電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的概念；2.了解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系。能力目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)電勢(shì)能、電勢(shì)的學(xué)習(xí)，能判斷電場(chǎng)中不同位置電勢(shì)的高低及電荷在電場(chǎng)中不同位置電勢(shì)能的多少；2.通過(guò)對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系的學(xué)習(xí)，能進(jìn)行相關(guān)的簡(jiǎn)單計(jì)算；3.通過(guò)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。情感目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)靜電應(yīng)用和危害防止的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)理論對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用的認(rèn)識(shí)；2.激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和積極態(tài)度。重點(diǎn)電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的概念難點(diǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系教具多媒體展示系統(tǒng)、電勢(shì)能演示實(shí)驗(yàn)裝置主要教學(xué)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、引入課題用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-12。提問(wèn)：在初中物理中我們已學(xué)過(guò)，在如圖所示的電路中，要在燈泡中產(chǎn)生電流，它的兩端就要有電壓。電源的作用就是給燈泡兩端提供電壓。你知道電壓是什么嗎？燈泡兩端的電路中到底有什么不同？（一般情況下，學(xué)生回答不出來(lái)或回答不準(zhǔn)確。）引入課題：要想比較準(zhǔn)確地解決上面的問(wèn)題，我們必須學(xué)習(xí)今天的課程——第二節(jié)電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差。二、電勢(shì)能演示實(shí)驗(yàn)：將帶正電q的小球用絲線懸掛在A處，當(dāng)我們?cè)賹⒄姾蒕放在小球附近時(shí)，在Q的電場(chǎng)作用下，小球從位置A偏移到位置B，即小球克服重力做了功。原來(lái)在A點(diǎn)的小球由于處在電場(chǎng)中而具有了做功的本領(lǐng)，表明它具有了能量。我們把電場(chǎng)中的電荷由于受到電場(chǎng)力的作用而具有的能量叫作電勢(shì)能，用Ep表示。電荷在電場(chǎng)中的什么位置具有的電勢(shì)能多呢？提問(wèn)：有一句俗話：“人往高處走，水往低處流?！闭?qǐng)問(wèn)水為什么總往低處流呢？水的重力勢(shì)能是如何變化的呢？（在地球表面附近的物體，只在重力的作用下，高處的物體總是向低處運(yùn)動(dòng)。也可以說(shuō)，物體只在重力的作用下，總是從重力勢(shì)能大的位置向重力勢(shì)能小的位置運(yùn)動(dòng)。）用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-14。提問(wèn)：在如圖所示的電場(chǎng)中，分別放入一個(gè)正電荷和一個(gè)負(fù)電荷，它們將會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？它們?cè)诤翁幍碾妱?shì)能較大？（一個(gè)放在A點(diǎn)的正電荷，如果它只受電場(chǎng)力F的作用，那么，它將向B點(diǎn)移動(dòng)。因此，正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大，在B點(diǎn)的電勢(shì)能??；一個(gè)放在D點(diǎn)的負(fù)電荷，如果它只受電場(chǎng)力F的作用，那么，它將向C點(diǎn)移動(dòng)。因此，負(fù)電荷在D點(diǎn)的電勢(shì)能大，在C點(diǎn)的電勢(shì)能小。）三、電勢(shì)電勢(shì)差在地球表面，我們可以直接地判斷出一個(gè)物體重力勢(shì)能的大?。焊咛幍闹亓?shì)能大，低處的重力勢(shì)能小。物體的重力勢(shì)能的大小與物體的地理位置的高低有直接的關(guān)系。同樣，人們?yōu)榱四軌蛑庇^地比較電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能的大小，把放在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷所具有的電勢(shì)能Ep與電荷量q的比值叫作這一點(diǎn)的電勢(shì)，一般用符號(hào)V來(lái)表示：電勢(shì)V是標(biāo)量，它的SI單位是V（伏）。電場(chǎng)中電勢(shì)的高低可以根據(jù)電場(chǎng)線的方向來(lái)判斷：沿著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)越來(lái)越低。電場(chǎng)中的電勢(shì)與地球上的高度一樣，都是相對(duì)的。要確定某一點(diǎn)的電勢(shì)，首先要選擇一個(gè)零電勢(shì)點(diǎn)，例如：用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-15。在此圖中，我們選取D點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，則A，B，C三點(diǎn)的電勢(shì)就分別為30V，20V，10V。提問(wèn)：如果我們選取A點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，則B，C，D三點(diǎn)的電勢(shì)分別為多少？（－10V，－20V，－30V。）零電勢(shì)點(diǎn)的選取可以是任意的。在實(shí)踐中，常選取大地或儀器的公共地線的電勢(shì)為零。由Ep=qV可知，對(duì)于一個(gè)正電荷來(lái)說(shuō)，在電勢(shì)高處，電勢(shì)能大；在電勢(shì)低處，電勢(shì)能小。而對(duì)于負(fù)電荷來(lái)說(shuō)，情況正好相反，在電勢(shì)高處，電勢(shì)能?。辉陔妱?shì)低處，電勢(shì)能大。電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)的電勢(shì)之差，叫作這兩點(diǎn)的電勢(shì)差，即直流電路中常說(shuō)的電壓，用符號(hào)U表示。設(shè)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為VA和VB，則這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB=VA－VB電勢(shì)差也是標(biāo)量，它的SI單位也是V（伏）。在教材圖5-15中，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB＝30V－20V＝10V；B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBA＝20V－30V＝－10V。電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)的大小與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，其值是相對(duì)的。而任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差卻與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)，是絕對(duì)的。例如，在教材圖5-15和5-16中，不論選擇哪一點(diǎn)作為零電勢(shì)點(diǎn)，AD兩點(diǎn)間的電勢(shì)差始終是30V。四、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度是有聯(lián)系的。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)的距離的乘積。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-17。如圖所示，在某一勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB，距離為d，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，則UAB＝Ed上式可以改寫成上式說(shuō)明，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向單位距離上的電勢(shì)差。由于電勢(shì)差UAB的單位是V，距離d的單位是m，因此，我們得到電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位V/m（伏每米）。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-18。例題如圖所示，兩塊平行的金屬板A、B相距3.0cm，用60V的直流電源使兩板分別帶電，兩板之間的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？方向如何？分析兩塊平行的帶異種電荷的金屬板之間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)。由于我們已知兩板間的電勢(shì)差和兩板間的距離，利用勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系，即可求出其中電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由正極板指向負(fù)極板。解由勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系式得V/m=2.0×103V/m由于A板接電源正極，所以，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是由A板指向B板。摩擦產(chǎn)生的靜電，在生產(chǎn)、生活中會(huì)給人們帶來(lái)很多麻煩，甚至造成危害。印刷廠里，紙頁(yè)之間的摩擦起電，會(huì)使紙頁(yè)粘在一起，給印刷帶來(lái)麻煩。印染廠里，棉紗、毛線、人造纖維上的靜電，會(huì)吸引空氣中的塵埃，使印染質(zhì)量下降。在制藥生產(chǎn)中，由于靜電吸引塵埃，會(huì)使藥品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的純度。在電子計(jì)算機(jī)的機(jī)房中，人體帶電可能妨礙電子計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。在家庭中，帶靜電很多的人從電視機(jī)旁走過(guò)，會(huì)給電視的圖像和聲音帶來(lái)干擾。靜電荷積累到一定程度，會(huì)產(chǎn)生火花放電。在地毯上行走的人，與地毯摩擦而帶的電如果足夠多，他伸手去拉金屬門把手時(shí)，手與金屬把手間會(huì)產(chǎn)生火花放電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使他痙攣。在空氣中飛行的飛機(jī)，與空氣摩擦而帶的電在著陸過(guò)程中如果沒(méi)有導(dǎo)走，地勤人員接近機(jī)身時(shí)，人與飛機(jī)間會(huì)產(chǎn)生火花放電，嚴(yán)重時(shí)能將人擊倒。靜電對(duì)現(xiàn)代高精密度、高靈敏度的電子設(shè)備頗有影響。帶靜電很多的人甚至可以使某些靈敏、脆弱、小巧玲瓏的電子器件因火花放電而被擊穿，毀壞一部電子儀器。靜電的最大危害是電火花，它能點(diǎn)燃某些易燃物質(zhì)而引起爆炸。專門用來(lái)裝汽油或柴油等液體燃料的卡車，在灌油、運(yùn)輸過(guò)程中，燃油與油罐摩擦、撞擊而產(chǎn)生的靜電如果沒(méi)有被及時(shí)導(dǎo)走，積累到一定程度會(huì)產(chǎn)生電火花，引起爆炸。防止靜電危害的基本辦法，是盡快把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，避免越積越多。具體措施則多種多樣。油罐車靠一條拖在地上的鐵鏈把靜電導(dǎo)走。飛機(jī)機(jī)輪上通常裝有搭地線，也有用導(dǎo)電橡膠做機(jī)輪輪胎的，著陸時(shí)它們可將機(jī)身的靜電導(dǎo)入地下。在地毯中摻入導(dǎo)電纖維，消除靜電的效果很好。在印染廠中保持適當(dāng)?shù)臐穸?，潮濕的空氣可使靜電荷很快消失。學(xué)生觀看學(xué)生思考并回答板書板書學(xué)生觀察板書學(xué)生思考學(xué)生回答學(xué)生觀看學(xué)生回答板書板書板書板書板書學(xué)生觀看學(xué)生回答板書板書板書板書學(xué)生觀看板書板書學(xué)生觀看板書結(jié)合生活此部分可以向?qū)W生展示一些相應(yīng)的圖片或視頻小結(jié)電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差1．電勢(shì)能電場(chǎng)中的電荷由于受到電場(chǎng)力的作用而具有的能量叫作電勢(shì)能。2．電勢(shì)電勢(shì)差放在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷所具有的電勢(shì)能Ep與電荷量q的比值叫作這一點(diǎn)的電勢(shì)。沿著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)越來(lái)越低。電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)的電勢(shì)之差，叫作這兩點(diǎn)的電勢(shì)差。UAB=VA－VB3．勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向單位距