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《静电场中的能量》

一、知识的梳理与整合静电场中的能量10.1电势能和电势10.2电势差10.3电势差和电场强度的关系10.4电容器的电容10.5带电粒子在电场中的运动

静电力静电力的功电势能电场强度电势差电势电场电荷

二、核心素养的体现1物理观念2科学思维3科学探究4科学态度与责任

章首语：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？1.物理观念——能量观念

直线粒子加速器1.物理观念——能量观念

直线粒子加速器示意图A、B板之间存在静电场1.物理观念——能量观念

带电粒子q受到静电力F粒子q加速运动其速度的数量级达到107m/s静电力做正功动能定理：粒子的动能增加运动与相互作用观念能量观念1.物理观念——能量观念

根据能量守恒定律，粒子动能增加了，意味着另外一种形式的能量减少了，并且这种形式的能量的减少量也等于WAB。这种能量就是我们本章研究的电势能这是一种什么形式的能量呢？1.物理观念——能量观念

分析带电粒子加速的问题，常常有两种思路：一种是利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式来分析；另一种是利用静电力做功结合动能定理来分析。1.物理观念——能量观念

电势能电势试探电荷在电场中某点的电势能与其电荷量之比跟试探电荷无关2.科学思维——两个物理量之比定义新物理量

实验探究电容?一个电容器两极板间的电势差U与电荷量Q成正比对于不同的电容器，这个比值一般是不同的2.科学思维——两个物理量之比定义新物理量

判断正误根据，电势与电势能成正比。???电势只与电场本身有关电容只与电容器本身有关

2.科学思维——类比和“重力做功与重力势能变化的关系”类比，静电力做功与电势能变化有怎样的关系？静电力做功与路径无关，是由始、末位置决定的重力做功与路径无关，是由始、末位置决定的??

?试探电荷在电场中某点所受的静电力与其电荷量之比跟试探电荷无关。试探电荷在电场中某点的电势能与其电荷量之比跟试探电荷无关。和定义电场强度的方式类比，如何定义电势？电场强度电势2.科学思维——类比

2.科学思维——反证法两等势面可以相交吗？又如何证明呢？假设两等势面相交交点会同时具有两个电势值还有什么命题的证明用过反证法？

3.科学探究——证据探究：两极板间电势差跟所带电荷量的关系QU????同一电容器的是不变的

4.科学态度与责任观察电容器的充、放电现象开关先后接1和2，会看到什么现象？

三、应用和体会例1．如图所示，两平行金属板相距为d，电势差为U，一个电子从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回。已知OA相距为h，电子质量为m，电子的电荷量为e，试计算此电子在O点射出时的速度。两种思路分析问题灵活应用物理量间关系

?电势差电场强度?静电力?方法1：利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式

根据牛顿第二定律，电子的加速度电子从O运动到A作匀减速直线运动所以电子在O点射出时的速度?

?电势差电场强度?方法2：利用静电力做功结合动能定理

电子由O运动到A静电力做功速度减小，由动能定理得所以电子在O点射出时的速度

当问题只涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时，适合运用静电力做功结合动能定理思路分析。当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时，适合运用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式思路分析；总结一下

总结一下匀强电场只涉及位移、速率不涉及运动时间两种思路分析都可以选择静电力做功结合动能定理分析

例2．如图表示某电场等势面的分布情况。（1）如果把电子从b等势面移动到e等势面，静电力做功是多少？（2）在电场中的A、B两点放置电荷量相等的试探电荷，试比较它们所受静电力的大小和电势能的大小。灵活应用物理量间关系

静电力的功电势差（1）电势?

（2）电场线较密的地方等势线也较密所以电荷量相等的试探电荷在A点所受电场力大于在B点所受电场力。A点的电场强度比B点的大静电力电场强度

电势能电势电荷量相等的试探电荷在这两点的电势能相等A点和B点在同一个等势面上?

课堂小结知识的梳理核心素养的体现1.物理观念2.科学思维3.科学探究4.科学态度与责任