电势能和电势导学案

1选修3—11.4电势能和电势教学目标：知识与技能1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。过程与方法通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。情感态度与价值观尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。教学重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。教学难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。预习案1.静电力（电场力）做功跟重力做功有相同的特点，即这种保守力做的功跟有关，跟无关。2.正是由于上述特点，所以静电力做功会对应一种势能的变化，这种势能叫3.在中会具有电势能4.电荷在电场中某点具有的电势能，等于功。5.电场力做的功跟电势能变化的关系为。6.电势的定义是：定义式是。7顺着电场线的方向电势。8等势面是。电场线总是跟等势面相交，并且由等势面指向的等势面。9.你能记住几种电场的等势面分布？教学案一、复习导学1．静电力、电场强度概念，2．回顾重力做功的特点是什么?静电力做功使试探电荷的哪个物理量发生了改变？说明物体获得怎样的能量呢？今天我们就从这个问题入手，来探究是什么能转化为试探电荷的动能？二、合作探究21．静电力做功的特点结合课本图1。4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径电场力做功的情况。思考：1生活中从A运动到B的路径几条？在运动的过程必须有哪个物理量的作用？2.如果A和B是处在电场强度为E的匀强电场，带电量为q的试探电荷从A运动到B有几条路径？在运动过程中受到哪个力的作用？①q沿直线从A到B②q沿折线从A到M、再从M到B③q沿任意曲线线A到B练习：试求出上述3幅图中静电力做功是多少？（自己独立完成解题过程）由公式W=F·s·cos=qE·s·cos(s为电荷初末位置在电场方向上的位移)思考：带正电的试探电荷在匀强电场中由A点沿不同的路径运动到B点过程中静电力做的功相同吗？类比重力做功，当电荷沿轨迹3运动时，可把它分成很多小段位移，而每一小段都可分解成与静电力垂直和平行两部分，所有平行于静电力方向的位移之和等于AC的长度，故静电力所做功为W=||qEAC。结论：静电力做功与路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关。说明：上述结论对于非匀强电场仍适用。静电力做功的特点:2．电势能（与重力做功类比）疑惑：做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？类比重力做功与重力势能的关系，静电力对电荷做正功时其电势能减少，动能增加，静电力对电荷做负功时其电势能增加，动能减少。由此可知：电荷在电场中不同的位置也具有不同的势能，我们把这种势能称为电势能。电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有能，这种势能叫做电势能。静电力做功与电势能变化的关系的探究分析正电荷在匀强电场中从A到B和从B到A移动过程BA3分析：第一幅：电场力方向电荷的运动方向说明电场力的方向与电荷的运动方向电场力做功.第二幅：电场力方向电荷的运动方向说明电场力的方向与电荷的运动方向电场力做功.思考1：如果说“功是能量变化的量度”那么电场力做功是什么能的量度呢？静电力做功与电势能变化的关系？结论1：功是能量转化的量度，电场力对电荷做正功，电荷的电势能电场力对电荷做负功，电荷的电势能故静电力所做的功等于电荷电势能的减少量，即ABWPAPBEE表达式说明了静电力做功与电势能变化的关系）例1.如图,在场强CNE310的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?电荷在B点的具有的电势能多大？思考2：当我们规定电荷在B点所具有的电势能为零时，电荷在A点所具有的电势能PAE，即电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到位置时所做的功。结论2.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。3、电势能是相对的，与零电势能面有关电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.4、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性5、电势能是标量6、重力势能与电势能的类比ABE+vABE+v4思考：静电力做功与重力做功的差异？为什么会有这样的差异？由于电荷的电性之分，正电荷沿着电场线方向移动时，静电力做功，电势能；而负电荷沿着电场线方向移动时，静电力做功，电势能；即等量的不同电荷在电场中同一位置所具有的电势能是问题一、判断电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低(仔细观察教材P17图1.4-2；1.4-3)（将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。）问题二、求电荷在电场中某点具有的电势能（电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：ABABPAqELWE）3．电势---（表征电场性质的重要物理量度）1.在重力场中可以把物体的重力势能与它的质量的比值定义为重力势。如果物体在地面上的重力势能为零，试写出重力势的表达式（1）定义：的比值，叫做这一点的电势。用表示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。（2）公式：（与试探电荷无关）（3）单位：伏特（V）（4）电势与电场线的关系：（5）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择．（大地或无穷远默认为零）(6)正试探电荷沿电场线方向移动，其电势能减小，电势逐渐降低，故沿电场线方向电势逐渐降低。5例2、把q=4×10-9C的试探电荷放在电场中的A点,具有6×10-8J的电势能,求A点的电势A.例3.在同一条电场线上有A、B两点，已知将q从A点移到B点，外力克服电场力做功，则电场线的方向是由____________点指向____________点的；A、B两点比较，____________点的电势高。4．等势面⑴．定义：⑵．等势面的性质：⑶．等势面的用途：⑷．画出几种电场的电场线及等势面（教材P19图1.4—5）5几种电场的电场线及等势面①等量同种电荷连线和中线上连线上：中点电势中线上：由中点到无穷远电势，无穷远电势②等量异种电荷连线上和中线上连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐减小。中线上：各点电势相等且都等于零。3.电场中两个电势不同的等势面能不能相交？说明理由6巩固案1．下列说法正确的是（）A.在电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少B.在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少C.在电场中顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少D.在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电荷电势能增加2．一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点电场力做了5×10－6J的功，那么（）A．电荷在B处时将具有5×10－6J的电势能B．电荷在B处将具有5×10－6J的动能C．电荷的电势能减少了5×10－6JD．电荷的动能增加了5×10－6J3．如图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷＋Q，在x轴上C点有点电荷-Q，且CO=OD,∠ADO=60°.下列判断正确的是（）A．O点电场强度为零B．D点电场强度为零C．若将点电荷＋q从O移向C，电势能增大D．若将点电荷一q从O移向C．电势能增大4．如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（）A.电势AB，场强EEABB.电势AB，场强EEABC.将电荷q从A点移到B点电场力做了正功D.将电荷q分别放在A、B两点时具有的电势能EEAB5．如图所示，把电量为－5×10－9C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能＿＿＿（选填“增大”、“减小”或“不变”）；若A点的电势UA＝15V，B点的电势UB＝10V，则此过程中电场力做的功为＿＿＿＿J.6．把的电荷从电场中点移到电势为的点，电场力做qCAVB15101008.31061066JAVACJA的正功，那么点电势。若从点移到点电场力做的负功，那么点电势，间电势差。CCBCVBCUV77．将一个电量为－2×10－8C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服电场力做功4×10－8J，则M点电势φM=________，若将该电荷从M点移到N点，电场力做功14×10－8J，则N点电势φN=________，MN两点间的电势差UMN=_______．8．如图所示，在某点电荷的电场中，若取无穷远处电势为零，则A点电势为30V，如果将q109C的电荷放在A点，它具有电势能为3108J，如果把q从A移到B，电场力做功的绝对值是5109J，则q在B点的电势能为____________J，电势B＝____________V。9．有一带电量q=－3×10－6C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10-4J，从B点移到C点时电场力做功9×10-4J.问：（1）以B为零势能点，电荷在A点时的电势能EPA1是多少？（2）如选取C点的电势能为零，则电荷在A点时的电势能EPA2又是多少？AB