高中物理：电势能 电势 电势差讲义教案

高中物理：电势能电势电势差讲义教案高中物理：势能与电势差讲义教案简介；学科教师辅导讲义负责人审核签字：学员姓名：年级：高三课时数：3课时辅导科目：物理学科教师：***校区名称：**9校授课日期及时段课型□预习课□同步课□复习课□专题课教学目标1.掌握电势、电势能、电势差的概念，理解电场力做功的特点；会判断电场中电势的高低、电势能的变化.2.会计算电场力做功及分析电场中高中物理：电势能电势电势差讲义教案本文内容：学科教师辅导讲义负责人审核签字：学员姓名：年级：高三课时数：3课时辅导科目：物理学科教师：***校区名称：**9校授课日期及时段课型□预习课□同步课□复习课□专题课教学目标1.掌握电势、电势能、电势差的概念，理解电场力做功的特点；会判断电场中电势的高低、电势能的变化.2.会计算电场力做功及分析电场中的功能关系．重点难点1.多个电荷库仑力的平衡和场强叠加问题．2．利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等．3．带电体在匀强电场中的平衡问题及其他变速运动的动力学问题．4．对平行板电容器电容决定因素的理解，解决两类有关动态变化的问题．5．分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题．6．示波管、静电除尘等在日常生活和科学技术中的应用.教学内容6.3电势能电势电势差6.4电容器带电粒子在电场中的应用T——基础知识同步预习习惯——上课开始先浏览一下，告诉老师，你对讲义的理解，你觉得本讲义知识点怎么样?如果是复习课，请你告诉老师本节课的重点、难点、考点是什么？如果是新课程，看完记住了什么？请充满信心！一、电场力做功与电势能1．电场力做功的特点(1)在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，可见电场力做功与重力做功相似．(2)在匀强电场中，电场力做的功W＝Eqd，其中d为沿电场线方向的位移．2．电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功．[来源:Zxxk.Com](2)电场力做功与电势能变化的关系电场力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB.(3)电势能的相对性：电势能是相对的，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的电势能规定为零．二、电势1．电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．(2)定义式：(3)标矢性：电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低)．(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同．(5)沿着电场线方向电势逐渐降低．2．等势面(1)定义：电场中电势相等的各点构成的面．(2)特点①电场线跟等势面垂直，即场强的方向跟等势面垂直．②在等势面上移动电荷时电场力不做功．[来源:学科网]③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．④等差等势面越密的地方电场强度越大；反之越小．⑤任意两等势面不相交．深化拓展(1)电势是描述电场本身的能的性质的物理量，由电场本身决定，而电势能反映电荷在电场中某点所具有的电势能，由电荷与电场共同决定．(2)或Ep＝ψq.三、电势差1．电势差：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值，叫做A、B间的电势差，也叫电压．公式：.单位：伏(V)．2．电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值，而且有UAB＝－UBA.3．电势差UAB由电场中A、B两点的位置决定，与移动的电荷q、电场力做的功WAB无关，与零电势点的选取也无关．4．电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积．即U＝Ed，也可以写作考点一电场中的功能关系、电势高低及电势能大小的判断与比较1．比较电势高低的方法(1)沿电场线方向，电势越来越低．(2)判断出UAB的正负，再由UAB＝φA－φB，比较φA、φB的大小，若UAB0，则φAφB，若UABEcxB．Ebx的方向沿x轴正方向C．电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大D．负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做负功，后做正功★针对练习2★（多选）如图所示，是一独立正点荷形成电场中的一条电场线，线段AB=BC，则：（）ABCA．电场强度比较是EA＞EBB．电势比较是φA＜φBC．电势差比较是UAB＞UBCD．检验电荷沿AC方向移动电场力不做功（针对练习答案：1．【答案】A2．【答案】AC）1.理解电容器的基本概念，掌握好电容器的两类动态分析.2.能运用运动的合成与分解解决带电粒子的偏转问题.3.用动力学方法解决带电粒子在电场中的直线运动问题．一、电容器的充、放电和电容的理解1．电容器的充、放电(1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．2．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值．(2)定义式：(3)物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量．3．平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离成反比．(2)决定式：，k为静电力常量．特别提醒适用于任何电容器，但仅适用于平行板电容器．二、带电粒子在电场中的运动1．带电粒子在电场中加速若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量．(1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝mv2－mv或F＝qE＝q＝ma.(2)在非匀强电场中：W＝qU＝mv2－mv.2．带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场．(2)运动性质：匀变速曲线运动．(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动．(4)运动规律：①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间②沿电场力方向，做匀加速直线运动考点一平行板电容器的动态分析1．对公式的理解电容，不能理解为电容C与Q成正比、与U成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关．2．运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．(2)用决定式分析平行板电容器电容的变化．(3)用定义式分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化．(4)用分析电容器两极板间电场强度的变化．3．电容器两类问题的比较分类充电后与电池两极相连充电后与电池两极断开不变量UQd变大C变小→Q变小、E变小C变小→U变大、E不变S变大C变大→Q变大、E不变C变大→U变小、E变小εr变大C变大→Q变大、E不变[来源:学|科|网]C变大→U变小、E变小[来源:学#科#网]★重点归纳★1、解电容器问题的常用技巧(1)在电荷量保持不变的情况下，电场强度与板间的距离无关．(2)对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，抓住、Q＝CU和进行判定即可．★典型案例★（多选）如图，平行板电容器两极板水平放置，现将其和二极管串联接在电源上，已知A和电源正极相连，二极管具有单向导电性。一带电小球沿AB中心水平射入，打在B极板上的N点，小球的重力不能忽略且重力一定大于电场力，现通过上下移动A板来改变两极板AB间距(两极板仍平行），则下列说法正确的是：（）A．若小球带正电，当AB间距增大时，小球将打在N的右侧B．若小球带正电，当AB间距减小时，小球将打在N的左侧C．若小球带负电，当AB间距减小时，小球将打在N的右侧D．若小球带负电，当AB间距增大时，小球将打在N的左侧【答案】BC★针对练习1★（多选）两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，接通开关S，电源即给电容器充电：（）A.保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B.保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大C.断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D.断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大★针对练习2★（多选）如图所示，D是一个具有单向导电性的理想二极管，水平放置的平行板电容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态．下列措施下，关于P的运动情况的说法中正确的是：（）A．保持S闭合，增大A、B板间距离，P仍静止B．保持S闭合，减小A、B板间距离，P向上运动C．断开S后，增大A、B板间距离，P向下运动D．若B板接地，断开S后，A板稍下移，P的电势能不变（针对练习答案：1．【答案】BC2．【答案】ABD）考点二带电粒子(带电体)在电场中的直线运动1．带电粒子在匀强电场中做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动．(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动．2．用动力学方法分析a＝，；v2－v＝2ad.3．用功能观点分析匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv[来源:学,科,网Z,X,X,K]非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1★重点归纳★1、带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法2、处理带电粒子在电场中运动的常用技巧(1)微观粒子(如电子、质子、α粒子等)在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化．(2)普通的带电体(如油滴、尘埃、小球等)在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化．★典型案例★（多选）一带负电的粒子在电场中做直线运动的速度图象如图所示，在第2s和第8s时刻分别经过M、N两点，已知运动过程中粒子仅受电场力的作用，则以下判断正确的是：（）A．该电场一定是匀强电场B．M点的电势低于N点的电势C．从M点到N点的过程中，电势能逐渐增大D．带电粒子在M点所受电场力大于在N点所受电场力【答案】AB【解析】由图可知，粒子在电场中的加速度是不变的，故受到的电场力不变，所以该电场是均匀的，选项A正确；由图又可以判断该带负电的粒子是以一定的速度顺着电场线的方向射入电场的，其中2s时的M点速★针对练习1★．一带电粒子在电场中仅在电场力作用下，从A点运动到B点，速度随时间变化的图象如图所示，tA、tB分别是带电粒子到达A、B两点时对应的时刻，则下列说法中正确的有：（）A．A点的电势一定高于B点的电势B．A点的场强一定大于B点的场强C．带电粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能D．带电粒子从A点到B点过程中，电场力对带电粒子不做正功★针对练习2★（多选）如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：（）A.两板间距越大，加速的时间越长B.两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达Q板时的速度就越大C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关（针对练习答案：1．【答案】B2．【答案】AC）考点三带电粒子在电场中的偏转1．粒子的偏转角(1)以初速度v0进入偏转电场：如图所示，[来源:Z。xx。k.Com]设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，偏转电压为U1，若粒子飞出电场时偏转角为θ[来源:Zxxk.Com]则tanθ＝，式中vy＝at＝·，vx＝v0，代入得结论：动能一定时tanθ与q成正比，电荷量一定时tanθ与动能成反比．(2)经加速电场加速再进入偏转电场若不同的带电粒子都是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场的，则由动能定理有：qU0＝mv得：结论：粒子的偏转角与粒子的q、m无关，仅取决于加速电场和偏转电场．★重点归纳★分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题小结：（1）分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键①条件分析：不计重力，且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直，则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动．②运动分析：一般用分解的思想来处理，即将带电粒子的运动分