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《10.1电势能和电势》教案
【教学目标】
一、知识与技能
1.理解静电力做功与路径无关、电势能的概念。
2.理解电势的概念,知道电势是描述电场能的性质的物理量。
3.明确电势能、电势、静电力的功与电势能的关系。
二、过程与方法
1.通过对知识的类比能力,培养学生对现象的归纳能力,对问题的分析、推理能力。
2.通过学生的理论探究,培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。
三、情感、态度与价值观
1.利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣,培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。
2.利用等势面图像的对称性,形态美以获得美的享受、美的愉悦,自己画图,在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。
3.在研究问题时,要培养突出主要矛盾,忽略次要因素的思维方法。
【教学重点】
理解掌握电势能、电势的概念及意义。
【教学难点】
握电势能与做功的关系,并能学以致用。
【教学过程】
一、复习提问、新课导入
1.静电力,电场强度概念,指出前面我们从力的性质研究电场,从本节起将从能量的角度研究电场。
2.复习功和能量的关系:如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手,提出问题:是什么转化为试探电荷的动能?
二、新课教学
(一)静电力做功的特点
结合右图分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
(1)q沿直线从A到B
(2)q沿折线从A到M、再从M到B
(3)q沿任意曲线从A到B
结果都一样,即:W=qELAM =qELAB
与重力做功类比,引出:
【结论】在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。
(二)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势能,这种势能叫做电势能。
1.静电力做功与电势能变化的关系:
静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为:WAB=EPA-EPB
2.注意:
①电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加。
②电场力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而它们的总量保持不变。
③在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正,负电荷在任一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负,负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
④求电荷在电场中某点具有的电势能:
电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W,即EP=W。
⑤求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低:
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。
⑥电势能零点的规定:
若要确定电荷在电场中的电势能,应先规定电场中电势能的零位置。
关于电势能零点的规定:大地或无穷远默认为零。
所以: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做的功。如上式,若取B为电势能零点,则A点的电势能为:
EPA=WAB= qELAB
举例分析:对图中的各量附与一定的数值,后让学生计算。
(三)电势——表征电场性质的重要物理量度
通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。
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,叫作电场在这一点的电势。用表示,标量,只有大小,没有方向,但有正负。
2.公式:φ=
3.单位:伏特(V)
4.电势与电场线的关系:电势顺线降低。(电场线指向电势降低的方向)
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)
三、巩固练习
1.将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做了3×10-5J的功,再从B移到C,电场力做了1.2×10-5J的功,则
(1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中电势能共改变了多少?
(2)如果规定A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少?
(3)如果规定B点的电势能为零,则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少?
2.一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时,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5×10-6J
D.电荷的动能增加了5×10-6J
3.如图所示,A、B为某电场线上的两点,那么以下的结论正确的是( )
A.把正电荷从a移到b,电场力做正功,电荷的电势能减少
B.把正电荷从a移到
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