電勢(shì)能和電勢(shì)說課

電勢(shì)能和電勢(shì)說課第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一學(xué)情分析知識(shí)準(zhǔn)備：功能關(guān)系，尤其是重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系以及重力勢(shì)能的特點(diǎn)已經(jīng)有較深入的認(rèn)識(shí)。

比值法定義物理量以前多有接觸存在困難：電勢(shì)能和電勢(shì)的概念抽象，建立過程比較困難，因?yàn)樵谘芯恐亓?shì)能時(shí)沒有特別研究與電勢(shì)相對(duì)應(yīng)的物理量，如“重力勢(shì)”

類比的方法用的比較少，在此處大量應(yīng)用對(duì)思維遷移能力要求較高第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一教學(xué)目標(biāo)1.通過討論靜電力對(duì)試探電荷做功，知道靜電力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)2.將靜電力做功與重力做功進(jìn)行類比，理解靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系。認(rèn)識(shí)電勢(shì)能的相對(duì)性3.知道電勢(shì)的定義方法及其公式、單位4.知道等勢(shì)面的定義，知道電場(chǎng)線一定垂直于等勢(shì)面第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一教學(xué)重難點(diǎn)1.理解電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面的概念及意義2.掌握電勢(shì)能變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問題第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一教學(xué)方法類比的方法。反證法（在研究電場(chǎng)方向與等勢(shì)面垂直時(shí)應(yīng)用）問題式引導(dǎo)課時(shí)安排：兩課時(shí)，第一課時(shí)解決靜電力做功和電勢(shì)能的問題，第二課時(shí)解決電勢(shì)和等勢(shì)面的問題第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課1.設(shè)置情景把一個(gè)靜止的試探電荷放入電場(chǎng)中，它將在電場(chǎng)力的作用下做加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間之后，試探電荷的動(dòng)能會(huì)增加2.提出問題A：什么力做功使試探電荷的功能增加B：什么形式的能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能？第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一二、新課講授（1）靜電力做功的特點(diǎn)(以勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)正的試探電荷做功為例）E+qABME+qABM結(jié)論：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。拓展：該特點(diǎn)在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中也成立（采用微元法，化非勻強(qiáng)電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)）第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一（2）電勢(shì)能問題1：電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)與我們學(xué)過的哪種力做功特點(diǎn)類似？問題2：重力做功與路徑無關(guān)，我們引入了重力勢(shì)能的概念，知道了物體重力作用下加速下落過程中是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。那么電場(chǎng)力做功也與路徑無關(guān)，該引入什么能呢？正的試探電荷在電場(chǎng)中加速的過程中是什么能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能呢？問題3：重力做的正功等于減少的重力勢(shì)能，克服重力做功等于增加的重力勢(shì)能，可用公式來描述重力做功和重力勢(shì)能變化的關(guān)系，靜電力做功與重力勢(shì)能的變化也可以用來描述嗎？第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一問題4：重力做功只能確定重力勢(shì)能的變化量，無法確定重力勢(shì)能的大小，要想確定重力勢(shì)能大小，我們首先選取零勢(shì)面。同樣的靜電力做功只能確定電勢(shì)能的變化量，而無法確定電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能的數(shù)值，那么如何確定電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能？電勢(shì)能具有相對(duì)性嗎？電勢(shì)能的零點(diǎn)該如何選?。繂栴}5：重力勢(shì)能為物體和地球的系統(tǒng)所共有，電勢(shì)能也具有系統(tǒng)性嗎？它屬于哪個(gè)系統(tǒng)？第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.定義：電荷在電場(chǎng)中具有的與電荷位置有關(guān)的能，叫電勢(shì)能。2、電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大，

電勢(shì)能3、電勢(shì)能是相對(duì)的，與零電勢(shì)能面有關(guān)，一般選無窮遠(yuǎn)處或大地為零勢(shì)能點(diǎn)電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能等于把它從研究位置到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力做的功。4、電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的，具有系統(tǒng)性5.標(biāo)量性第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一重力勢(shì)能和電勢(shì)能類比

重力場(chǎng)中，重力：地球和物體之間存在的吸引力電場(chǎng)中，電場(chǎng)力：電荷之間的作用力有重力就有重力勢(shì)能Ep=mgh有電場(chǎng)力就有相應(yīng)的能，叫電勢(shì)能EPEp由物體和地面間的相對(duì)位置決定EP由電荷間的相對(duì)位置決定電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能就減少電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能就增加電場(chǎng)力作功，電勢(shì)能改變重力做功，重力勢(shì)能改變重力做正功，重力勢(shì)能就減少重力做負(fù)功，重力勢(shì)能就增加W重=EP1-EP2W電=EPA-EPB第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一（3）電勢(shì)提出問題：能否用電勢(shì)能來表述電場(chǎng)能的性質(zhì)？第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一取O點(diǎn)的電勢(shì)能為零,則:EPA=qELCOSθ討論電勢(shì)能與電荷的比值?思考與討論ALOθE+第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一2.公式:3.單位:伏特符號(hào)為V1V=1J/C電勢(shì)1.定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值。第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一對(duì)電勢(shì)的理解1：電勢(shì)的相對(duì)性：某點(diǎn)電勢(shì)的大小是相對(duì)于零點(diǎn)電勢(shì)而言的。零電勢(shì)的選擇是任意的，一般選地面和無窮遠(yuǎn)為零勢(shì)能面。2：電勢(shì)的固有性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)的大小是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的，與放不放電荷及放什么電荷無關(guān)。3：電勢(shì)是標(biāo)量，4：計(jì)算時(shí)EP,q,都帶正負(fù)號(hào)。第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.沿著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)將怎樣變化?思考與討論3.電勢(shì)為負(fù)數(shù)時(shí),負(fù)號(hào)表示方向嗎?2.如何確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)?第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一地理上，等高線表示地勢(shì)的高低。在電場(chǎng)中常用等勢(shì)面來表示電勢(shì)的高低。電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面等勢(shì)面第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一等勢(shì)面等勢(shì)面的特點(diǎn)：1、等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直，在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功；2、電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，任意兩個(gè)等勢(shì)面都不會(huì)相交；3、等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一等勢(shì)面幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面：1、點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面：以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一等勢(shì)面2、等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面：兩簇對(duì)稱曲面第20頁，共22頁，