《10.1電勢能和電勢》教案、導(dǎo)學(xué)案、同步練習(xí)

《10.1電勢能和電勢》教案【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能.理解靜電力做功與路徑無關(guān)、電勢能的概念。.理解電勢的概念，知道電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量。.明確電勢能、電勢、靜電力的功與電勢能的關(guān)系。二、過程與方法.通過對(duì)知識(shí)的類比能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的歸納能力，對(duì)問題的分析、推理能力。.通過學(xué)生的理論探究，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀.利用知識(shí)類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)和對(duì)科學(xué)的求知欲。.利用等勢面圖像的對(duì)稱性，形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅，自己畫圖，在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)提高對(duì)美的感受力和鑒別力。.在研究問題時(shí)，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】理解掌握電勢能、電勢的概念及意義。【教學(xué)難點(diǎn)】握電勢能與做功的關(guān)系，并能學(xué)以致用?！窘虒W(xué)過程】一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入

.靜電力，電場強(qiáng)度概念，指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場，從本節(jié)起將從能量的角度研究電場。.復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系：如圖所示從靜電場中靜電力做功使試探電荷獲得動(dòng)能入手，提出問題：是什么轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能？an■1h ■hi■—— ———E二、新課教學(xué)(一)靜電力做功的特點(diǎn)結(jié)合右圖分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場中沿不同路徑從A運(yùn)動(dòng)到B電場力做功的情況。q沿直線從A到Bq沿折線從A到M、再從M到Bq沿任意曲線從A到B結(jié)果都一*樣，即：W=qELAM二qELABcos0與重力做功類比，引出：【結(jié)論】在任何電場中，靜電力移動(dòng)電荷所做的功，只與始末兩點(diǎn)的位置有關(guān)，而與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。(二)電勢能電勢能：由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢能的變化量。寫成式子為：wab=epa-epb.注意：①電場力做正功，電荷的電勢能減??；電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加。②電場力做多少功，電勢能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，而它們的總量保持不變。③在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正，負(fù)電荷在任一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù)。在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù)，負(fù)電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正。④求電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢能：電荷在電場中某一點(diǎn)A具有的電勢能Ep等于將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到電勢零點(diǎn)電場力所做的功肌即￡=亞。P⑤求電荷在電場中A、B兩點(diǎn)具有的電勢能高低：將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場力做功情況判斷，電場力做正功，電勢能減小，電荷在A點(diǎn)電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能，反之電場力做負(fù)功，電勢能增加，電荷在B點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能。⑥電勢能零點(diǎn)的規(guī)定：若要確定電荷在電場中的電勢能，應(yīng)先規(guī)定電場中電勢能的零位置。關(guān)于電勢能零點(diǎn)的規(guī)定：大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零。正點(diǎn)電荷的電場中 負(fù)點(diǎn)電荷的電場中9 豆~務(wù)艮運(yùn) 釘無限通正電荷在電場中，其Ep始輿為正正電量在電場中，其衛(wèi)p始終為負(fù)負(fù)電荷茬電場中，其即始終為負(fù)負(fù)直荷在電場中，其國始終為正所以：電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢能位置時(shí)電場力所做的功。如上式，若取B為電勢能零點(diǎn)，則A點(diǎn)的電勢能為：EpA=WAB=qELAB舉例分析：對(duì)圖中的各量附與一定的數(shù)值，后讓學(xué)生計(jì)算。（三）電勢—一表征電場性質(zhì)的重要物理量度通過研究電荷在電場中電勢能與它的電荷量的比值得出。.定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫作電場在這一點(diǎn)的電勢。用中表示，標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。.公式：”=寧（與試探電荷無關(guān)）.單位：伏特（V）.電勢與電場線的關(guān)系：電勢順線降低。（電場線指向電勢降低的方向）.零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點(diǎn)的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇。（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）三、鞏固練習(xí).將帶電量為6X10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場力做了3義10刃的功，再從B移到C,電場力做了1.2義10引的功，則（1）電荷從A移到B,再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？.一個(gè)電荷只在電場力作用下從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場力做了5X10-6J的功，那么（ ）A.電荷在B處時(shí)將具有5X10-6J的電勢能.電荷在B處將具有5X10-6J的動(dòng)能C.電荷的電勢能減少了5義10-6）D.電荷的動(dòng)能增加了5義10-6）TOC\o"1-5"\h\z3.如圖所示，A、B為某電場線上的兩點(diǎn)，那么以下的結(jié)論正確的是（ ）A.把正電荷從a移到b,電場力做正功，電荷的電勢能減少B.把正電荷從a移到b,電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加 ；C.把負(fù)電荷從a移到b,電場力做正功，電荷的電勢能增加D.從a到b電勢逐漸降低4.有關(guān)電場中某點(diǎn)的電勢，下列說法中正確的是（ ）A.由放在該點(diǎn)的電荷所具有的電勢能的多少?zèng)Q定B.由放在該點(diǎn)的電荷的電量多少來決定C.與放在該點(diǎn)的電荷的正負(fù)有關(guān)D.是電場本身的屬性，與放入該點(diǎn)的電荷情況無關(guān)【板書設(shè)計(jì)】一、靜電力做功的特點(diǎn)：與路徑無關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)二、電勢能：電荷在電場中具有的勢能.靜電力做的功等于電勢能的減少量：WJpA-EpB靜電力做正功，電勢能減少靜電力做負(fù)功，電勢能增加.電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢能位置時(shí)所做的功.電勢能是相對(duì)的，須建立零勢能參考面。電勢能有正負(fù)之分，負(fù)值表示比零還要小5/17三、電勢.定義：”=互q.單位：伏特：V,1V=1J/C.沿電場線方向電勢降低.電勢和電勢能都是相對(duì)的，且為標(biāo)量，正負(fù)號(hào)均表示大小.已知電勢求電勢能%=q”《10.1電勢能和電勢》導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】.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)。.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能變化的關(guān)系。認(rèn)識(shí)電勢能的相對(duì)性。.知道電勢的定義方法及其定義公式、單位?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】.重點(diǎn)：理解掌握電勢能、電勢的概念及意義。.難點(diǎn)：掌握電勢能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問題?！緦W(xué)習(xí)過程】一、展示導(dǎo)入hirmg\好4^------*￡?如圖所示，（1）小球受重力從高處A落下高度h到B點(diǎn)，該過程中重力對(duì)小球做功，做功為W=,轉(zhuǎn)化為；6/17（2）若從A點(diǎn)沿直線移動(dòng)到C點(diǎn)，該過程中重力對(duì)小球做功，做功為W，轉(zhuǎn)化為。小結(jié)：重力做功特點(diǎn)為重力做功和重力勢能變化的關(guān)系為二、探究準(zhǔn)備探究：靜電力做功的特點(diǎn)甲 乙（1）如圖甲所示，把電荷+q沿直線從A移到C，靜電力對(duì)+q所做的功可以表示為：（2）如圖甲所示，把電荷+q沿折線ABC從A移到C，靜電力對(duì)+q所做的功可以表示為：（3）如圖乙所示，把電荷+q沿任意曲線ANC從A移到C，靜電力對(duì)+q所做的功可以表示為：結(jié)論：靜電力做功的特點(diǎn)是：三、合作探究討論1：電場力做功與電勢能變化的關(guān)系甲 乙（1）如圖甲所示，當(dāng)正電荷在電場中從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做功，動(dòng)能，電勢能;(2)如圖乙所示，當(dāng)正電荷在電場中從B點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，靜電力做功，動(dòng)能，電勢能。(3)電場力做功和電勢能變化的關(guān)系可以表示為：小結(jié)：電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到靜電力所做的功。1.電勢能(1)定義：電荷在電場中受電場力作用，具有由位置決定的能。(2)電場力做功和電勢能變化的關(guān)系：WAB=-A/=EpA-EpB(3)通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為0,或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為0。討論2：在相同的電場中，在同樣的兩點(diǎn)之間，移動(dòng)正電荷與移動(dòng)負(fù)電荷，電勢能變化的情況相同么？甲 乙(1)如圖甲所示，若把正電荷在電場中從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做功，動(dòng)能,電勢能。(2)如圖乙所示，若把負(fù)電荷在電場中從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做功，動(dòng)能,電勢能。例1.如圖所示，把不同的電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到電場中的B點(diǎn)或C點(diǎn)，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E=1X104N/C,AB間距為L=3cm,AC間距為L=4cm,2請(qǐng)完成相關(guān)運(yùn)算，把結(jié)果填入表格中。(把電荷在A點(diǎn)的電勢能規(guī)定為零)AEC通過計(jì)算，你發(fā)現(xiàn)了什么？請(qǐng)將你的想法寫在下面的橫線上。2.電勢(1)定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一qWABEPBWACEPC1X106C2x106C1X106c2x106c點(diǎn)的電勢。用表示。表達(dá)式：9=半(與試探電荷無關(guān))(2)電勢是標(biāo)量，它只有大小沒有方向，但有正負(fù)。(3)單位：伏特(V)1V=1J/C(4)物理意義：電荷量為1C的電荷在該點(diǎn)的電勢能是1J,則該點(diǎn)的電勢就是IV。例2.完成以下題目后小結(jié)：如何根據(jù)試探電荷的電勢能來判斷電場中兩點(diǎn)電勢的高低？1)+q在A點(diǎn)的電勢能比在B點(diǎn)大，A、B兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢高？2)-q在C點(diǎn)的電勢能比在D點(diǎn)大，C、D兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢高？3）+q在E點(diǎn)的電勢能為負(fù)值，-q在F點(diǎn)的電勢能為負(fù)值，E、F兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢高？小結(jié)：例3.點(diǎn)電荷+Q產(chǎn)生的電場線分布如圖所示，A、B為同一條電場線上的兩個(gè)點(diǎn)，若將試探電荷+q從A點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處電場力所做的功為W，（取無窮遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)）（1）+q在A點(diǎn)的電勢能為，A點(diǎn)電勢為；（2）-q在A點(diǎn)的電勢能為，若將-q也從A點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)，電場力所做的功為；（3）將+q從B點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處，電場力做的功W'W，則+q在B點(diǎn)的電勢能+q在A點(diǎn)的電勢能，B點(diǎn)的電勢A點(diǎn)的電勢。小結(jié)：四、當(dāng)堂檢測.將帶電量為6X10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場力做了3義10-5）的功，再從B移到C,電場力做了1.2義10-5）的功，則（1）電荷從A移到B,再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？.一個(gè)電荷只在電場力作用下從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場力做了5X10-6J的功，那么（ ）A.電荷在B處時(shí)將具有5X10-6J的電勢能B.電荷在B處將具有5X10-6J的動(dòng)能C.電荷的電勢能減少了5義10-6）D.電荷的動(dòng)能增加了5義10-6）TOC\o"1-5"\h\z.如圖所示，A、B為某電場線上的兩點(diǎn)，那么以下的結(jié)論正確的是（ ）A.把正電荷從a移到b,電場力做正功，電荷的電勢能減少B.把正電荷從a移到b,電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加 ；C.把負(fù)電荷從a移到b,電場力做正功，電荷的電勢能增加D.從a到b電勢逐漸降低.有關(guān)電場中某點(diǎn)的電勢，下列說法中正確的是（ ）A.由放在該點(diǎn)的電荷所具有的電勢能的多少?zèng)Q定B.由放在該點(diǎn)的電荷的電量多少來決定C.與放在該點(diǎn)的電荷的正負(fù)有關(guān)D.是電場本身的屬性，與放入該點(diǎn)的電荷情況無關(guān)《10.1電勢能和電勢》同步練習(xí)基礎(chǔ)鞏固.下列說法正確的是（ ）A.電荷從電場中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到了8點(diǎn)，路徑不同,靜電力做功的大小就可能不B.電荷從電場中的某點(diǎn)開始出發(fā),運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,又回到了該點(diǎn)，則靜電力做功為零C.正電荷沿著電場線運(yùn)動(dòng),靜電力對(duì)正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場線運(yùn)動(dòng)，靜電力對(duì)負(fù)電荷做負(fù)功D.電荷在電場中運(yùn)動(dòng)，因?yàn)殪o電力可能對(duì)電荷做功，所以能量守恒定律在電場中并不成立解析靜電力做功和電荷運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān),所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;靜電力做功只和電荷的初、末位置有關(guān),所以電荷從某點(diǎn)出發(fā)又回到了該點(diǎn),靜電力做功為零,選項(xiàng)B正確;正電荷沿電場線的方向運(yùn)動(dòng),則正電荷受到的靜電力和電荷的位移方向相同,故靜電力對(duì)正電荷做正功,同理,負(fù)電荷逆著電場線的方向運(yùn)動(dòng),靜電力對(duì)負(fù)電荷做正功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電荷在電場中雖然有靜電力做功,但是電荷的電勢能和其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化滿足能量守恒定律,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B.在靜電場中,將一正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做了負(fù)功,則（）A.B點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定比A點(diǎn)大B.電場線方向一定從B指向AC.B點(diǎn)的電勢一定比A點(diǎn)高D.該電荷的動(dòng)能一定減少畫從A到B,靜電力對(duì)正電荷做負(fù)功該電荷電勢能增加,qeA<q@B,即eA<冊(cè),故選項(xiàng)C正確；電場線不一定是直線選項(xiàng)B錯(cuò)誤;該電荷除了受靜電力是否還受其他力不清楚選項(xiàng)D錯(cuò)誤;條件不足,無法判斷A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。答案C

3.（多選）如圖所示,圖中的實(shí)線表示電場線,虛線表示只受靜電力作用的帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，粒子先經(jīng)過M點(diǎn),再經(jīng)過N點(diǎn),可以判定A.M點(diǎn)的電勢高于N點(diǎn)的電勢B.M點(diǎn)的電勢低于N點(diǎn)的電勢C.粒子在M點(diǎn)受到的靜電力大于在N點(diǎn)受到的靜電力D.粒子在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能解析沿著電場線的方向電勢降低,故選項(xiàng)A對(duì),選項(xiàng)B錯(cuò)；電場線越密，電場強(qiáng)度越大，同一粒子受到的靜電力越大,故選項(xiàng)C錯(cuò);粒子從M點(diǎn)到N點(diǎn)靜電力做正功,所以電勢能減小,所以選項(xiàng)D對(duì)。答案AD.將一正電荷從無窮遠(yuǎn)處移至電場中M點(diǎn),靜電力做功為6.0X10-9J,若將一個(gè)等量的負(fù)電荷從電場中N點(diǎn)移向無窮遠(yuǎn)處,靜電力做功為7.0X10-9J,則M、N兩點(diǎn)的電勢盤、匕有如下關(guān)系（）A.@A.@<“<0B.@>@>0C.@C.@<“<0D.@>@>0解析取無窮遠(yuǎn)處電勢“J。。對(duì)正電荷有w8M=0-EpM=-qeM，eM="/二-絲茨V；對(duì)負(fù)電荷有WN8=EpN-0二-qeN,@N=25=-E-9V，所以匕<@M<0，選項(xiàng)c正確。答案］C.下列說法中正確的是（）A.沿電場線的方向，電場強(qiáng)度一定越來越小.沿電場線的方向，電勢一定越來越低C.電荷沿電場線方向移動(dòng)，電勢能逐漸減小D.在靜電力作用下,正電荷一定從電勢高處向電勢低處移動(dòng)解析電場線的方向就是電場強(qiáng)度的方向，同時(shí)也是電勢降低的方向,但不一定是電場強(qiáng)度減小的方向,故選項(xiàng)A錯(cuò),選項(xiàng)B對(duì)。只有沿電場線方向移動(dòng)正電荷,電荷電勢能才減小，負(fù)電荷則相反,故選項(xiàng)C錯(cuò)。因?yàn)椴恢离姾傻某跛俣?所以選項(xiàng)D錯(cuò)。答案BmI0如圖所示,在電場強(qiáng)度為E=104N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場中，用一根長l=1m的絕緣細(xì)桿（質(zhì)量不計(jì)）固定一個(gè)質(zhì)量為m=0.2kg、電荷量為q=5Xl0-6C的帶正電的小球。細(xì)桿可繞軸。在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)將桿由水平位置A輕輕釋放,在小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B的過程中,靜電力對(duì)小球做功多少?小球電勢能如何變化?解析靜電力做功與路徑無關(guān)。在小球由A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B的過程中,靜電力對(duì)小球做的正功為W=qEl=5Xl0-6Xl04XlJ=0.05J靜電力對(duì)小球做正功,小球電勢能減少,減少的電勢能為0.05J。答案0.05J電勢能減少0.05J能力提升.（多選）如圖甲所示,Q1、Q2為兩個(gè)固定點(diǎn)電荷，其中Q1帶正電，它們連線的延長線上有a、b兩點(diǎn)。一正試探電荷以一定的初速度沿直線從b點(diǎn)開始經(jīng)a點(diǎn)

向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng),其速度圖像如圖乙所示。則()Q2帶正電Q2帶負(fù)電C.試探電荷從b點(diǎn)到a點(diǎn)的過程中電勢能增大選項(xiàng)診斷結(jié)論A由v-t圖,從b點(diǎn)到a點(diǎn)v減小,故試探電荷受向左的靜電力，因此Q2帶負(fù)電XB理由同選項(xiàng)AJC從b點(diǎn)到a點(diǎn)，由于靜電力做負(fù)功,其電勢能增大JD理由同選項(xiàng)CX答案BC2.將一正電荷從無窮遠(yuǎn)處移至電場中M點(diǎn),靜電力做功為6.0X10-9J,若將一個(gè)等量的負(fù)電荷從電場中N點(diǎn)移向無窮遠(yuǎn)處,靜電力做功為7.0X10-9J,則M、N兩點(diǎn)的電勢盤、匕有如下關(guān)系（）@M@M<@N<0C.@N<@M<0@N>@M>0D.@M>@N>0解析取無窮遠(yuǎn)處電勢68=