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10.1电势能电势导学案
学习目标:
1.通过讨论静电力对试探电荷做功,知道静电力做功与路径无关的特点。
2.将静电力做功与重力做功进行类比,理解静电力做功与电势能变化的关系。认识电势能的概念、大小及相对性。
3.知道电势的定义方法及其定义式、单位,知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
重点难点:
1.重点:电势能和静电力做功的关系、电势能的概念及特点的理解、电势的概念
2.难点:明确静电力的功、电势能、电势的关系。
导学流程:
一、学(请同学预习课本完成以下填空)
一):静电力做功的特点
如图所示,请分析试探电荷q在场强为E的匀强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
W=F|AB|=____________________________。
W=F|AB|cosθ=_______________________。
W=W1+W2+W3+…=_____________________。
1.请思考重力做功有什么特点?
2.在匀强电场中带电物体所受的电场力和重力有什么相同点和不同点?
3.电场力做功有什么特点?
例1.如图所示,在匀强电场中有A、B两点,将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点,第一次沿直线AB移动该电荷,电场力做功为W1;第二次沿路径ACB移动该电荷,电场力做功为W2;第三次沿曲线AB移动该电荷,电场力做功为W3,则()
A.W1>W2B.W3<W2
C.W1=W3D.W1<W3
练1.如图所示,在电场强度为60N/C的匀强电场中有a、b、c三个点,ab为5cm,bc为12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向的夹角为60°。将电荷量为4×108C的正电荷从a点移到b点,再从b点移到c点,静电力做了多少功?若将该电荷沿直线由a点移到c点,静电力做的功又是多少?
知识点梳理:静电力做功的特点:静电力对某电荷所做的功,只与电荷的起始位置和终止位置关,与电荷经过的路径关。在匀强电场中,静电力做的功W=qEd,其中d为沿电场线方向的位移。
二)、电势能
通过上面推导我们发现静电力做功和重力做功相似。
1.静电力做功也与路径无关,此过程中是不是也有某种势能的变化?我们可以给它一个物理名称吗?
2.静电力做功与电势能变化有什么样的关系?
表达式:
WAB=EpA-EPB=ΔEp
结论:电场力做正功,电荷的电势能;电场力做负功,电荷的电势能
3.电荷在电场中某点电势能的大小怎么确定?
若以A点作为零势能面,有EPAEPB=WAB,因EPA=0,则EPB=WAB
若以B点作为零势能面,有EPA0=WAB即EPA=WAB
总结:1).电荷在某点的电势能,等于把它从该点移动到零势能面时静电力所做的。
2).选择不同的零势能面,对于同一个带电体在同一点来说电势能大小是的。
4.零电势能点是如何规定的?
通常把电荷在离场源电荷无限处的电势能规定为0,或把电荷在表面的电势能规定为0。
例2.将带电量为6×106C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做了3×105J的功,再从B移到C,电场力做了1.2×105J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?
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点的电势能又分别为多少?
练2.(多选)如图所示,在正电荷的电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点,分别把带电荷量为+q和-q的点电荷依次放在这三点上,关于它们所具有的电势能,下列说法中正确的是()
A.放上带电荷量为+q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA>EpB>EpC
B.放上带电荷量为+q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA<EpB<EpC
C.放上带电荷量为-q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA>EpB>EpC
D.放上带电荷量为-q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA<EpB<EpC
三)、电势
1.如图,取B点的电势能为零,A为电场中任意一点,电荷带电量为+q,电场强度为E。
(1)由A到B电场力的功为:WAB=
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