电势能和电势 电子教案

电势能和电势 电子教案 学科 物理 课时序号 授课时间 备课教师 教师名言 人生的烦恼，多在于知道的太多，而做的太少。 课题 电势能和电势 1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电学习目标 势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及 与电场线的关系。 教学重点 理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 教学难点 掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 [知能准备] 1(静电力做功的特点:不论q在电场中由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是 的(静电力做的功与电荷的 位置和 位置有关，与电荷经过的路径 ( 2(电势能:电荷在 中具有的势能叫做电势能，用字母 示，单位 . 电势能是相对的与重力势能相似，与参考位置的选取有关( 3(静电力做功与电势能的关系 (1) 静电力做的功 电势能改变量的多少，公式W, ( AB (2) 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到 位置时所做的功( 4(电势:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的 ，叫做这一点的电势，用φ表示 ，定义式:φ, ，在国际单位制中，电势的单位是伏特 (V)，1 V,1 J,C;电势是标量，只有大小，没有方向( 1 5(电场线与电势:电场线指向电势 的方向( 6(等势面:电场中电势 的各点构成的面叫做等势面(电场线跟等势面 ( [同步导学] 1(电势能 ? 由电荷在电场中的位置所决定的势能叫电势能(电荷在电场中受到电场力的作用，在电场中某两点间移动电荷时，电场力做功，电荷的电势能就会改变，若电场力做正功，电荷的电势能就减少;若电场力做负功(或电荷克服电场力做功)，电荷的电势能就增加(电场力对电荷做功的多少等于电荷电势能的变化量，所以电场力的功是电荷电势能变化的量度(跟重力对物体做功与物体重力势能变化的关系相似( ? 若规定电荷在B点的电势能为零，即E,0，则E,W (即电荷在某点的电势PBPAAB 能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功( ?上述关系既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场(既适用于正电荷，也适用于负电荷( ?电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关( ?通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零( ?静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷的电势能数值( 2(电势 (1)电势的相对性(电势是相对的，根据公式，只有先确定了某点的电势为零以后，才能确定电场中其他点的电势(电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关(在理论研究中，对不是无限大的带电体产生的电场，选择无限远处为零电势;在处理实际问题中，又常取大地为零电势( (2)电势的固有性(电势φ是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点处φ的大小是由电场本身的条件决定的，与在该点处是否放着试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如前面学过的电场强E,F/q( 2 (3) 电势是标量(电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值(正值表示该点电势高于零电势;负值表示该点电势低于零电势(显然，电势的正、负符号只表示大小，不表示方向(当规定无限远处为零电势后，正电荷产生的电场中各点的电势为正值，负电荷产生的电场中各点的电势为负值(且越靠近正电荷的地方电势越高，越靠近负电荷的地方电势越低( 3(等势面 (1) 等势面:电场中电势相等的点构成的面叫等势面( (2) 几种典型电场的等势面如图1—4—1所示(?点电荷电场中的等势面:以点电荷为球心的一簇球面( ?等量异种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面(?等量同种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面( + 图1—4— 1 ?匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面(图略)(?形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面( 提示:?带方向的线段表示电场线，无方向的线表示等势面( ?图中的等势“面”画成了线，即以“线”代“面”( 4(等势面的特点 (1) 等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直(假设电场线与等势面不垂直，则场强E在等势面上就有一个分量存在，在同一等势面上的两点就会产生电势差，出现了一个矛盾的结论，故等势面一定与电场线垂直( (2) 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永远不会相交( 3 (3) 两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中(两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方(两等势面间的距离小，场强小的地方，两个等势面间的距离大，如图1—4—1所示( (4) 在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功( 因为电场强度E与等势面垂直，即电场力总与运动方向垂直，故在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功(若某一电荷q由等势面A点经过任意路径移动到同一等势面上B点，整个过程电场力做功为零，但分段来看，电场力可能先做正功，后做负功，也可能先做负功，后做正功( 5(电势高低的判断:电场线指向电势降低的方向 (1) 电场线法:顺着电场线的方向电势越来越低( (2) 由电势和电势能的关系来判断:先由电场力做功情况判断电势能的变化，再由电势和电势能之间的关系判断电势的升降情况(需记住的是:对正电荷，电势越高电势能越大，电势越低电势能越小;对负电荷，电势越高电势能越小，电势越低电势能越大( (3) 根据电场的场源电荷来判断(在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高;在负电荷产生的电场中，情况恰好相反( 6(电场强度、电势是对电场而言的，说到电场强度、电势就是指电场的;电场力、电势能是对在电场中的电荷而言的，一般说到电场力就是指电荷在电场中受到的，电荷的电势能是指电荷在电场中所具有的能( 7(等量同种点电荷和等量异种点电荷连线上和中垂线上电势的变化规律 等量正点电荷连线上中点的电势最低，中垂线上中点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低(连线上和中垂线上关于中点的对称点等势(等量负点电荷的电势分布是:连线上是中点电势最高(中垂线上该点的电势最低(从中点沿中垂线向两侧电势越来越高(连线上和中垂线上关于中点的对称点等势( 等量异种点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线，若沿中垂线移动电荷至无穷远，电场力不做功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点的电势也为零(因此从中垂线上某点不沿中垂线移动电荷到无穷远，电场力做功仍为零( 4 5