第四節(jié)電勢能和電勢1

1、第四節(jié)電勢能和電勢前置診斷：本節(jié)在學(xué)習(xí)電場力做功的特點的基礎(chǔ)上，重點學(xué)習(xí)電勢能和電勢的概念以及討論等勢面。1靜電力做功的特點：靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但是與無關(guān)。物理學(xué)的研究表明：某個力做功如果與路徑無關(guān)，那么就可以引出與這個力相對應(yīng)的勢 能。2. 勢能的變化是由與之對應(yīng)的力做的功決定的。在電場中移動電荷時， 電場力做多少正功，則電荷的電勢能就 ;電場力做多少負(fù)功，則電荷的電勢能 。所以電場力做功與電勢能變化的關(guān)系為Wab =。3. 電荷在電場中所具有的電勢能由電荷在電場中所處的位置和零勢能點的位置決定。如果把電荷q從電場中A點移到零勢能點 B，電場力做的功為 Wab，則此

2、電荷A點時的電勢能 Epa=。常常取 為零勢能點，或者取 為零勢能點。4. 電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的 ，定義式為 ,它是標(biāo)量，單位為 。如果把正電荷沿著電場線方向從A移動到B，它的電勢能減少，即Epa>Epb，所以 如> 帕，由此可見電場線指向 的方向。5. 電場中由構(gòu)成的面叫做等勢面。沿著等勢面移動電荷，電場力一定不做功，所以電場線與等勢面一定 ，并且由的等勢面指向 的等勢面。答案：1.路徑 2.減少多少 增加多少 Epa-Epb Wab 離場源電荷無限遠(yuǎn)處的點大地表面的點3.定義任何 E k月 疊加單獨(dú)在該點矢量和 4.電勢r2護(hù)Ep/q 伏特

3、電勢降低 5.電勢相同的各點垂直 電勢高 電勢低專家說課：電場對放入其中的電荷有電場力的作用，倘若把一個靜止的試探電荷放入電場中，它將在靜電力的作用下做加速運(yùn)動，經(jīng)過一段時間以后獲得一定的速度，試探電荷的動能增加了。我們知道，這是電場力做功的結(jié)果， 而功又是能量變化的量度，那么，在這一過程中是什么能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動能呢？這節(jié)課我們就來研究電場力做功的特點以及電勢能和電勢。一. 本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)可采取類比法，電場力做功與重力做功類比，電勢能與重力勢能類比，電勢與高度類比。二. 本節(jié)課標(biāo)及其解讀。1 .知道電勢能（1）經(jīng)歷電勢能概念建立的過程，了解電場力做功的特點；（2）認(rèn)識電勢能的相對性；（3）

4、知道電場做功與電勢能改變的關(guān)系。2.知道電勢（1） 了解電勢的定義方法及其定義式；（2）知道等勢面的定義；（3）知道電場線一定垂直于等勢面；（4 ）了解幾種典型電場的等勢面的形狀與特點。三. 電勢的概念、電勢能變化與電場力做功的關(guān)系是本節(jié)重點，本節(jié)難點是電勢、電勢 能概念的建立。本節(jié)教學(xué)易錯點有兩個：1.不能把電勢能的變化與電場力做功相聯(lián)系； 2.正 負(fù)電荷在電場中移動，電勢能的變化情況分析。本節(jié)教學(xué)疑點有五個：1.建立電勢能、電勢的概念； 2.等勢面與電場線垂直的闡述方法一 反證法；3.電場力做功與路徑無關(guān)的證明方法； 4.電場中的電勢由電場本身決定，與試 探電荷無關(guān)；5.零電勢點。四. 教

5、材中重要問題：1 .對電勢及電勢能的定義理解（課本P19 1）； 2 .通過實驗探究電荷在電場中的靜電力做功，判斷電荷電勢能的變化；3 .通過電場線或等勢面的分布情況，來判斷靜電力做功和描繪電場線（課本P20 3、7）； 4.將電場與重力場類比，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力（課本 P204）。課堂探究:.本節(jié)內(nèi)容中的電場力做功的特點以及電場力做功與電勢能變化的關(guān)系講解和學(xué)習(xí)中類 比于重力做功以及重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，物理學(xué)的研究表明：某個力做功如果與路 徑無關(guān)，那么就可以引出與這個力相對應(yīng)的勢能。與靜電力相對應(yīng)的勢能叫做電勢能。勢能都 屬于系統(tǒng)，電勢能屬于電場和試探電荷組成的系統(tǒng)。.不同試探

6、電荷在電場中同一點的電勢能與電荷的帶電量成正比。即Epa*q,即比值“邑”是一個與試探電荷無關(guān)的物理量，這個物理量僅與點在圖 1-4-1q電場中的位置有關(guān)，所以這個比值能夠反映電場的能的方面的性質(zhì)，物理學(xué)把這個比值定義為電勢，用符號“礦表示，護(hù)。電勢是q標(biāo)量，因為電勢能有正負(fù)之分，電荷也有正負(fù)之分，求電勢時把正負(fù)號帶入進(jìn)行運(yùn)算，電勢的正負(fù)也自然明確了。案例精析：【例1】將一個-7.0X 106c的電荷從地面移動到如圖1-4-1所示的電場中的 A點時，電荷的電勢能為-1.4X 10-J,問此過程中電場力做功多少？拓展 如果再把此電荷從 A移動到B，電場力做功為-4X 10J,則它在b點的電勢能是

7、 多大？既然電場力做功與路徑無關(guān)，那么此電荷從地面移動到A再到B點，電場力先做+1.4X 10_4J的功，再做-4X 10J的功，總功應(yīng)該等于 104J,所以B點的電勢能應(yīng)該等于-10 J;另一種思路是從 A到B移動電荷做4X 10J的負(fù)功，所以電勢能應(yīng)該增加4X 10J,因A點的電勢能為-1.4 X 10J,所以B點的電勢能為-10J?！纠?】有一帶電量q=-3X10-6c的點電荷，從電場中的 A點移到B點時，克服電場力做 功6 X0-J,從B點移到C點時電場力做功9X10-4J.問：（1）以B為零勢能點，電荷在 A 點時的電勢能Epa1是多少？電勢 機(jī) 為多少？ （2）如選取C點的電勢能為

8、零，則電荷在A 點時的電勢能EPA2又是多少？電勢協(xié)2為多少？拓展 如果點電荷的帶電量為 q=3X10-6c，仍以B點為零勢能點，則電荷在A點時的電勢能 為Epa=+6 X10-4J。可見由于電荷有正負(fù)之分，所以討論電荷的電勢能比討論重力勢能要復(fù)雜一些?！纠?】以無限遠(yuǎn)處的電勢為零，請把點電荷+Q、-Q的電場中某一點 P處的電勢 協(xié)及試探電荷+q、-q在P點的電勢能Ep+和Ep-的正負(fù)或變化情況填在下面的表格中。場源 電荷P點電勢（JP 的正負(fù)+q在P點的電 勢能Ep+的正負(fù)-q在P點的電 勢能Ep-的正負(fù)當(dāng)P點移至離場源電荷較近時妒怎樣變化E+q怎樣變化E-q怎樣變化+Q-Q拓展利用電場線的

9、分布圖來解決上述問題，可以更加輕松。三維達(dá)標(biāo):基礎(chǔ)練習(xí)1下列關(guān)于電場強(qiáng)度和電勢的說法中，正確的是A. 電場強(qiáng)度為零的地方，電勢一定為零C.電場強(qiáng)度較大的地方，電勢一定較高2 關(guān)于等勢面的說法，下列哪些說法是正確的（ A .等勢面和電場線處處垂直B .同一等勢面上的點場強(qiáng)大小必定處處相等（D ）B.電勢為零的地方，電場強(qiáng)度一定為零D.沿著電場強(qiáng)度的方向，電勢逐漸降低A ）C.電荷所受電場力的方向必和該點等勢面垂直，并指向電勢升高的方向D .電荷從電場中一點移到另一點，電場力不做功，電荷必在同一等勢面上移動3. （2007海南7）如圖所示，固定在Q點的正點電荷的電場中有 M、N兩點，已知MQ &l

10、t; NQ 。F列敘正確的是（AD ）A.若把一正的點電荷從M點沿直線移到N點，則電場力對該電荷做功,電勢能減少B .若把一正的點電荷從 功，電勢能增加M點沿直線移到N點，則該電荷克服電場力做C.若把一負(fù)的點電荷從D .若把一負(fù)的點電荷從M點沿直線移到M點沿直線移到N點，則電場力對該電荷做功，電勢能減少N點，再從N點沿不同路徑移回到 M點，貝U該電荷克服電場力做的功等于電場力對該電荷所做的動，電勢能不變4.如圖6-2-9所示，在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中有相距為L的A、B兩點，連線AB與電場線的夾角為將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，若沿直線力做的功 Wi =;若沿路徑 ACB移動該電荷，電場力

11、做的功=;若沿曲線ADB移動該電荷，電場力做的功 W3=此可知電荷在電場中移動時，電場力做功的特點是 .答案：qELcos 0 ,qELcos 0 ,qELcos 0 ,與路徑無關(guān)只與初末位置有關(guān).綜合躍升AB移動該電荷，電場5.（2008廣東8）圖中的實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運(yùn)動軌跡，粒子先經(jīng)過 M點，再經(jīng)過N點，可以判定（ AD A . M點的電勢大于N點的電勢B . M點的電勢小于 N點的電勢C. 粒子在M點受到的電場力大于在 N點受到的電場力D. 粒子在M點受到的電場力小于在 N點受到的電場力6. 如圖1-4-2所示，A、B、C為電場中同 用，則下列說法中正

12、確的是（ AD ）A. 若在C點無初速地釋放正電荷，則正電荷向B. 若在C點無初速地釋放正電荷，則正電荷向C. 若在C點無初速地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向D. 若在C點無初速地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向B運(yùn)動，電勢能減少B運(yùn)動，電勢能增加A£亓弋A運(yùn)動，電勢能增加A運(yùn)動，電勢能減少圖 1-4-2電場線上的三點.設(shè)電荷在電場中只受電場力作7. 將一個電荷量為1.0氷0-8C的負(fù)電荷，從無窮遠(yuǎn)處移到電場中的A點，克服電場力做功2.0 >10-8J,現(xiàn)將該電荷從 A點移到B點，電場力做功7.0 X0-8J。試求電荷在A、B兩點的電勢能。（取無窮遠(yuǎn)處為零電勢能點）答案：Epa=2.0 M0-8

13、J, Epb=-5.0 W-8J8. 如圖1-4-17所示，實線為電場線，虛線為等勢面，且相鄰等勢面間 的電勢差相等.一正電荷在等勢面帕上時，具有動能 20J，它運(yùn)動到等1-1* >1-1 - -1 d1甲1K11申甲4il |14b1i11ifr1-T護(hù)16圖 1-4-17勢面 如上時，動能為零.令 赧=0,那么，當(dāng)該電荷的電勢能為 4J時，求它的動能是多少焦 耳？答案：6J互動實踐9. 如圖1-4-5甲是等量異種點電荷的電場線，乙是等量同號點電荷的電場線。 電荷的連線的垂直平分線，°是連線的中點。（1 ）在甲圖中，把單位正試探電荷從°點沿OA移動到無限遠(yuǎn)處，電場力是否做功？ 電勢能是否變化？怎樣變化？ （2）在乙圖AOB ；是兩點A/ 養(yǎng).二訓(xùn)】iIIllWvv"B乙圖 1-4-5（2 ）在乙圖中，電場力做正功，因為中，把單位正試探電荷從 °點沿OA移動到 無限遠(yuǎn)處，電場力是否做功？電勢能是否變 化？怎樣變化？ 答案：（1）在甲圖中，電場力不做功，因為 電場力與位移方向始終垂直，所以電荷的電勢能不變； 電場力方向沿 OA方向，與位移方向一致，所以電勢能變小。10. 如圖1-4-6所示的電場中，把點電荷 +q從A移動到無限遠(yuǎn)處，電場力做功為W1；把點電荷+2q從A移動到無限遠(yuǎn)處，電場力做功為W2；把點電荷+nq從A