電勢(shì)能和電勢(shì).doc

1.4 電勢(shì)能和電勢(shì) （基礎(chǔ)課）主編 審核 審批 學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能 1、理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢(shì)能的概念、電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功的關(guān)系。 2、理解電勢(shì)的概念，知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量。明確電勢(shì)能、電勢(shì)、靜電力的功、電勢(shì)能的關(guān)系。了解電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系，了解等勢(shì)面的意義及與電場(chǎng)線的關(guān)系。 （二）過程與方法 通過與前面知識(shí)的結(jié)合，理解電勢(shì)能與靜電力做的功的關(guān)系，從而更好的了解電勢(shì)能和電勢(shì)的概念。 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題，增強(qiáng)科學(xué)探究的價(jià)值觀。 學(xué)習(xí)方法 類比法 學(xué)習(xí)內(nèi)容 靜電力做功的特點(diǎn) 電勢(shì)能 電勢(shì) 等勢(shì)面問題導(dǎo)學(xué) 問題的提出我們知道電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用，在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力就要做功，同時(shí)電荷的位置要變化，電荷具有的能量也會(huì)發(fā)生變化，那么電場(chǎng)力做的功和電荷能量變化之間有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們來研究這個(gè)問題。1、靜電力做功的特點(diǎn)推導(dǎo)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)試探電荷q從A到B靜電力所做得功。（1）q沿直線從A到B （2）q沿折線從A到B （3）q沿任意曲線從A到B（用無數(shù)組跟靜電力平行和垂直的折線來逼近曲線ANB的方法），可得 問題：通過以上推導(dǎo)過程，可以得出什么結(jié)論？ 這個(gè)結(jié)論雖然是從勻強(qiáng)電場(chǎng)中推導(dǎo)出來的，但是可以證明，同樣適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)。2、電勢(shì)能類比重力做功的特點(diǎn)和重力勢(shì)能的概念，引出電勢(shì)能的概念。（閱讀16頁第六段）類比重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，從“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”的角度，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系: 提出問題：上式能不能確定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能？為什么？要確定電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，應(yīng)該怎么辦？ 分組討論，思考后回答如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少？ 概括、總結(jié)：電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)所做得功。通常把無限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)能規(guī)定為零。學(xué)生閱讀教材圖1.4-3，了解重力場(chǎng)和引力場(chǎng)中重力或引力做功與電場(chǎng)中靜電力做功的差別。因?yàn)殡姾捎姓?fù)，因此同樣從A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力做功正負(fù)號(hào)相反，電荷的電勢(shì)能的變化也是相反的。例1 將帶電量為610-6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了310-5J的功，再從B移到C，電場(chǎng)力做了1.210-5J的功，則（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢(shì)能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？注意： 電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減??；電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加 求電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能 電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)A具有的電勢(shì)能EP等于將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到電勢(shì)零點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功W的。即EP=W 比較電荷在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能高低 將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場(chǎng)力做功情況判斷，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能，反之電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能。 電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定 若要確定電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能，應(yīng)先規(guī)定電場(chǎng)中電勢(shì)能的零位置。 關(guān)于電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定：P17（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零） 所以：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)能位置時(shí)電場(chǎng)力所有做的功。3、電勢(shì)回憶：我們是通過對(duì)什么的研究來認(rèn)識(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度的？電場(chǎng)強(qiáng)度是用什么方法來定義的？通過試探電荷在電場(chǎng)中受靜電力來認(rèn)識(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度的。用靜電力和電荷的帶電量的比值來定義的。今天我們?cè)儆帽戎刀x的方法研究描述電場(chǎng)性質(zhì)的另一個(gè)物理量電勢(shì)。它是描述電場(chǎng)具有能的性質(zhì)的物理量。通過閱讀P18第一段，推導(dǎo)出勻強(qiáng)電場(chǎng)中某點(diǎn)（如A點(diǎn)）電荷的電勢(shì)能和其帶電荷量的比值的表達(dá)式： 討論：為什么可以把這個(gè)比值定義為A點(diǎn)的電勢(shì)？對(duì)于任何電場(chǎng)是否具有普遍性？分組討論，選出代表發(fā)表見解。得出結(jié)論，建立起電勢(shì)的概念：（1）對(duì)電場(chǎng)中確定的一點(diǎn)，這個(gè)比值都相同；（2）對(duì)于電場(chǎng)中不同的點(diǎn)，這個(gè)比值一般是不同的?？梢姡摫戎蹬c試探電荷本身無關(guān)，決定于電場(chǎng)的性質(zhì)。因此可以用它來定義電場(chǎng)的電勢(shì)?？梢宰C明，這個(gè)比值對(duì)一切電場(chǎng)都適用，即具有普遍性。電勢(shì)：電場(chǎng)中某一點(diǎn)，電荷的電勢(shì)能與其電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。即 （1）單位：伏特（V），1V=1J/C（2）標(biāo)量，只有大小，沒有方向。（3）電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向。（4）電勢(shì)的數(shù)值和零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)。（5）規(guī)定了電勢(shì)零點(diǎn)后，電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)可以是正值，也可以是負(fù)值，電勢(shì)的正負(fù)值能比較大小。4、等勢(shì)面閱讀教材關(guān)于等勢(shì)面的內(nèi)容，思考并回答以下問題：（1）什么是等勢(shì)面？等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系如何？為什么？（2）熟悉幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面分布情況。（3）引入等勢(shì)面，對(duì)研究電場(chǎng)的性質(zhì)有何意義？實(shí)際工作中，測(cè)量電勢(shì)要比測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度容易，處理等勢(shì)面的數(shù)學(xué)方法也比較簡(jiǎn)單，所以常常用等勢(shì)面來研究電場(chǎng)，我們常常先畫出或算出等勢(shì)面的分布情況，再由等勢(shì)面推斷出電場(chǎng)的分布情況。例2某帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)線、粒子在A點(diǎn)的初速度及運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，可以判定A.粒子在A點(diǎn)的加速度大于它在B點(diǎn)的加速度B.粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能小于它在B點(diǎn)的動(dòng)能C.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于它在B點(diǎn)的電勢(shì)能D.電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練：一、選擇題：1、下列說法中正確的是：（ ）A、電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都是矢量B、電勢(shì)為零的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度也一定為零C、把電荷從電場(chǎng)中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)電場(chǎng)力一定做功D、把電荷從電場(chǎng)中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)電場(chǎng)力有可能不做功2、關(guān)于公式可知：（ ）A、電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，與放在該點(diǎn)電荷具有的電勢(shì)能成正比B、電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，與放在該點(diǎn)電荷的電荷量成反比C、電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，與該點(diǎn)是否有電荷，電荷的正負(fù)及電荷量的大小無關(guān)D、放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的點(diǎn)電荷不同，電勢(shì)能也不同，但電勢(shì)能與電荷量的比值保持不變3、如圖所示,A、B、C為電場(chǎng)中同一電場(chǎng)線上三點(diǎn)，設(shè)電荷在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力，則下列說法中正確的是：（ ）A、若在C點(diǎn)無初速地釋放正電荷，則正電荷向B運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能減小B、若在C點(diǎn)無初速地釋放正電荷，則正電荷向B運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能增加C、若在C點(diǎn)無初速地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向A運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能增加D、若在C點(diǎn)無初速地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向A運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能減小4、下列說法中正確的是：（ ）A、沿著電場(chǎng)線的方向場(chǎng)強(qiáng)一定越來越弱 B、沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)一定越來越低C、勻強(qiáng)電場(chǎng)中，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大小相等，方向相同D、勻強(qiáng)電場(chǎng)中，各點(diǎn)的電勢(shì)一定相等5、下列說法中，正確的是：（ ）A、同一等勢(shì)面上的各點(diǎn)電勢(shì)相等，電場(chǎng)強(qiáng)度也相等B、電場(chǎng)中的兩條電場(chǎng)線一定不會(huì)相交，但兩個(gè)電勢(shì)不等的等勢(shì)面有可能相交C、在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力一定不做功D、離孤立帶電導(dǎo)體越近的等勢(shì)面，其形狀越與導(dǎo)體表面相似；離孤立帶電導(dǎo)體越遠(yuǎn)的等勢(shì)面，其形狀越接近于球面6、如圖所示，在O點(diǎn)置一點(diǎn)電荷Q，以O(shè)為圓心作一圓?，F(xiàn)將一電荷從A分別移到圓上的B、C、D三點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功最多的過程是：（ ）A、移到B的過程 B、移到C的過程C、移到D的過程 D、三個(gè)過程一樣多二、填空題：7、把兩個(gè)同種點(diǎn)電荷的距離增大一些，電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能 ；把兩個(gè)異種點(diǎn)電荷的距離增加一些，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能 。 8、把電荷量q=1.010-5C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W=2.010-2J，則電荷的電勢(shì)能 ，若規(guī)定B點(diǎn)為零電勢(shì)，則電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能EPA為 ；A點(diǎn)的電勢(shì)= 。三、計(jì)算題：9、有一個(gè)電量q=-310-6C的點(diǎn)電荷，從某電場(chǎng)中的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電荷克服電場(chǎng)力何做了610-4J的功，從B點(diǎn)移至C點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做了910-4J的功，設(shè)B點(diǎn)為零電勢(shì)，求：A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)和各為多少？ 11、將帶電量為110-8C的正電荷，從無限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)，要克服電場(chǎng)力做功110-6J，問：電荷的電勢(shì)能是增加還是減少？電荷在A點(diǎn)具有多少電勢(shì)能？ A點(diǎn)的電勢(shì)是多少？ 若電場(chǎng)力可以把帶電量為210-8C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)，說明電荷帶正電還是帶負(fù)電？電場(chǎng)力做了多少功？（取無限遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)） 12、如圖所示，小球的質(zhì)量為m，帶電量為q，懸掛小球的絲線與豎直方向成角時(shí)，小球恰好在勻強(qiáng)電場(chǎng)中靜止不動(dòng)，絲線長度為L，現(xiàn)將小球拉回到懸線豎直的方向上來，則拉力至少做多少功？【典型例題】【例1】在靜電場(chǎng)中，下列說法中錯(cuò)誤的是：（ ）電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)，電勢(shì)也一定為零電場(chǎng)強(qiáng)度處處相等的區(qū)域內(nèi)，電勢(shì)也一定處處相等只在電場(chǎng)力作用下，正電荷一定從電勢(shì)高的地方向電勢(shì)低的地方移動(dòng)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)一定越來越低【例2】如圖所示，a、b為豎直向上的電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，一帶電質(zhì)點(diǎn)在a由靜止釋放 ，沿電場(chǎng)線方向向上運(yùn)動(dòng)，到b點(diǎn)速度恰好為零，下列說法中正確的是：（ ）A、帶電質(zhì)點(diǎn)在a、b兩點(diǎn)所受的電場(chǎng)力都是豎直向上的B、a點(diǎn)電勢(shì)