10.1 电势能和电势 教案 高中物理新人科版必修第三册（2022年）.docVIP

10.1电势能和电势 本节内容有助于学生理解电场中能量的性质。电势能、电势的概念非常抽象，理解难度大，是本章的重点，也是学生的难点。本节处在电场强度之后，并且学好本节内容为以后的电势差、电功、电动势、磁场中的能量转化奠定一定的基础；同时，本节内容也是对功能关系的补充和完善。因此本节内容具有承上启下，补充完善的地位。 物理观念：树立能量观念，理解电势能的概念，知道静电力做功与路径无关；理解静电力做功与电势能变化的关系，运用能量的观点去分析问题。 科学思维：在探究静电力做功的特点过程中再次领悟微元分割法的精妙之处，理解静电力做的的特点。 科学探究：通过与重力势能类比的方法对电势能进行研究，推导出电势能与静电力做功的关系。 科学态度与责任：渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，发挥学生空间想象能力，激发学生探索自然规律的兴趣。 重点：理解掌握电势能、电势的概念及意义。 难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 多媒体课件 古代，人们用弩来加速箭，箭的速度能达到102m/s数量级；后来，人们又在枪膛中用火药加速子弹，子弹的速度能达到103m/s数量级；而现代，人们需要用高速的微观粒子轰击另一微观粒子来进行科学研究，其速度的数量级达到107m/s，那是怎样加速的呢? （播放弓箭和子弹动图）那么粒子怎么加速呢？带着这疑问，本节课我们一起来学习《第十章 静电场中的能量》。（板书课题） 问题导入 一个正电荷在电场中只受到静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点时，静电力做了正功WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。 从动能定理上看W=Ek2-Ek1 从能量转化上看，是什么能通过静电力做功转化为了物体的动能，肯定有能量来源的。这节课学习电势能。（板书） （一）静电力做功的特点 思考讨论 一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下一个带正电的电荷量为q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE，方向跟电场强度E的方向相同。 重力做功的表达式是W=mgh，h是高度差。 根据做功的定义式是，功等于力乘以在力方向上发生的位移，所以静电力做功W=qEd，d是位移。 我们还知道重力做功具有跟路径无关的特点，无论怎么运动，高度差是不变的。 问题1：静电力做功是否也具有这一特点?跟他相关的能量具有什么特点呢？ 要研究能量，就得先看功。 如图在电场强度为E的匀强电场中任取A、B两点，把试探电荷q沿两条不同路径从A点移动到B点，计算带点粒子在匀强电场中运动时电场力做的功。 ①将试探电荷＋q从A沿直线移至B： WAB = F·|AB| cosθ= qE·|AM| ②将试探电荷＋q从A沿折线移至B： 对AM： 力与位移方向相同WAM = qE·|AM| 对MB： 垂直无功WMB = 0 对全程：WAB = WAM+ WMB= qE·|AM| ③将试探电荷+q从A沿任意曲线移至B：→微元分割法 我们用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线AB。垂直方向的不做功，平行方向的折线加起来等于AM，所以 W =q E·|AM| 归纳总结：三种路径，静电力做功都是一样的。 在匀强电场中移动电荷时，静电力的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。 不仅如此，如果换成非匀强电场，这个结论也依然成立。 （二）电势能 这一点和重力做功非常相似。重力做功对于重力势能。电荷在电场中也具有势能，这种势能就叫做电势能。同样可以用Ep表示。 我们用EPA表示电荷在初位置A点的电势能，EPB表示电荷在末位置B点的电势能。那么功能关系是 WAB=EPA -EPB 即：W=EP初-EP末 电荷由A点运动到B的过程中功能的变化情况如下表： 正电荷 静电力是（阻力、动力） 静电力做功（正、负） 电势能比较 重力势能变化（增加、减少） A→B 动力 正 EPAEpB 减少 B→A 阻力 负 EPAEpB 增加 它和重力有类似的功能关系。电场力做了多少正功，就有多少电势能转化为其他形式的能。电势能就减少多少。反过来电场力做负功，电势能就会增加。值得注意的是，电荷有两种，所以同一电场中，在同样的两点间，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的增减是相反的。 除了功能关系非常相似，电势能还具有和重力势能相似的性质。 ①具有相对性 电势能的大小与零势能点的选取有关。就像重力势能的大小与零势能点的选取有关一样。 如果规定B点的电势能为零，根据功能关系A点的电势能就和电场力做功相等，即 EPA=WAB=qEd。 d是AM的距离。也就是说 某点的电势能，就等于把它从这一点移动到零势能位置时电场力做的功。 问题1：通常选取哪里做零势能点呢？ 一般规定距离源电荷和