电势能和电势教案

电势能和电势 电势能和电势 一、教学目标 1(在物理知识方面要求: (1)了解什么是电势。 (2)掌握电势的概念，在头脑中建立不同场等势面图景。 2(渗透物理学方法的教育，运用理想化方法抽象出等势面的空间模型。 二、难点、重点 1(难点是使学生掌握电势的概念，这一概念虽要求不高，却不好理解。 2(重点是掌握电势差。 三、主要教学过程 (一)引入新课 前面我们曾经学习过用来描述电场力学性质的一个物理量——场强(E)。下面一起来回忆 一下有关: (1)电场的基本性质; (2)场强是怎么定义的，方向如何,电场除了具有力的性质外，还具有能的性质，用什么 物理量来描述这一性质——电势(U)。 (二)教学过程设计 1电势能 物体在重力场中具有重力势能，而电荷在电场中也具有能——电势能( 重力做功使物体重力势能减少，重力做多少功，重力势能就减少多少，减少的重力势能转化 为动能或其它形式的能，那么电场力做功与电势能的变化有什么关系呢, 类似的: (1)电场力做功使电荷的电势能减少; (2)电场力做多少功，电势能就减少多少; (3)减少的电势能转化为电荷的动能或其它形式的能( 教师指导学生阅读104页例2归纳总结判断做功为正或负的方法( 方法(1)可以在计算时将q、U的正负关系直接代入; 方法(2)在代入数值时以绝对值代入，再判断电场力做功的正负( 2、总结: (1)电场中两点间电势差，类同重力场中两点的高度差( WAB,U电势差: (1V,1J/C) ABq U与W、q无关 (2)设定零电势点，由电势差定义各个点的电势:电场中某一点的电势,，等于单位正电 荷由该点移动到参考点(零点电势)时电场力所做的功( 注意:电势的大小与参考点的选取无关; 电势差的大小与参考点的选取无关( (3)，沿着电场线的方向，电势越来越低( U,,,,ABAB (4)电势能是电荷在电场中具有的能: 电场力做功，电势能减少;做多少功，电势能就减少多少( 1(电势U 放在电场中的电荷具有电势能，电势能与重力势能相似具有相对性。一般来说如果将一个检验电荷放在点电荷电场中，在无穷远处检验电荷具有的电势能为零。电场为做正功电势能减少，克服电场力做功，电势能增加。 如图1所示，将一电量为q的正检验电荷放在正点电荷的电场中，B点为无穷远处。此时q具有的电势能为零，将q由B点移至A点，需克服电场力做功，电势能增加，如果克服电场力做功为E，B点电势能为零，所以A点电势能为E，电势能与电量比为E/q。换用2q的检验电荷，同理可知需克服电场力做功2E，在A点具有电势能为2E，电势能与电量比为2E/2q=E/q，换用nq检验电荷，从B点到A点需克服电场力做功nE，在A点具有的电势能为nE，电势能与电量的比值为nE/nq=E/q。由此可见对于电场中的某一点来说，不同检验电荷具有的电势能不同但电势能与电量的比值相同，与检验电荷无关。如果将负检验电荷q从B点移至A点，电场力做正功，电势能减少，B点电势能为零，所以A点电势能为-E，但电势能与电量之比为-E/-q= 说，在电场中的同一点，不同的检验电荷可以具有不同的电势能，但电势能与电量的比值与检验电荷无关，由场唯一决定，我们就把这一比值称为场中这一点的电势。如果用U表示电势，用E表示电荷q的电势能，那么U=E/q(E、q、U均可正可负，计算时带符号运算)。此式只是电势的定义式，而不是决定式场中某点电势由场唯一决定。场定了，场中某点电势就唯一确定了，与放不放检验电荷，放什么样的检验电荷无关。 (1)电势是相对的，是相对于零势面来说的，一般选大地或无限远为零势面。 (2)沿着电场线方向电势降低。如图2所示:将正检验电荷q从无穷远分别移至A，B，C，…各 点电场力所做负功为E，E，E，…且E,E,E均为正值，E/q,E/q,E/q,…。即UABCABCABCA ,U,U,…,0沿着电场线方向电势降低，同理可证负电荷电场也如此。 BC (3)正电荷电场中各点电势均为正;负电荷电场中各点电势均为负。 关于正电荷的由(2)可知: 关于负电荷由图3可知:将正检验电荷q从无穷远移至A点，电场力做正功，电势能减少无穷远处电势能为零，在A点电势能为负，电势能与电量之比为负，即电势为负。 (4)电势是标量，只有大小没有方向。 虽是标量但有正负，正的代表比零电势高，负的代表比零电势低，而不代表方向。 (5)电势的单位:伏特(V) 教师出示图片: 提出问题1:在点电荷形成电场中有A、B、C三点，若将单位正电荷由A点移动到C点做功为;把单位正电荷由B点移动到C点做功为，如果，则A、B两点有什W,WWWACBCACBC 么关系,单位正电荷从A点移动到B点时，电场力做功情况怎样, 学生分析 ，教师总结:A、B两点的电势相同(单位正电荷从A点移动到B点时，电场力不做功( 教师讲解:一般说来，电场中各点的电势不同，但电场中也有许多点的电势相等(我们把电场中电势相等的点构成的面叫等势面( 点 线 面 等等等 势势势 点线面 下面，我们从几个方面认识等势面: (1)在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功( 分析:因为等势面上各点电势相等，电荷在同一等势面上各点具有相同的电势能，所以在同一等势面上移动电荷电势能不变，即电场力不做功( (2)等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直( 分析:假如不是这样，场强就有一个沿着等势面的分量，这样在等势面上移动电荷时电场力就要做功(但这是不可能的，因为在等势面上各点电势相等，沿着等势面移动电荷时电场力是不做功的(所以场强一定跟等势面垂直( (3)等势面的排布:前面已经指出，沿着电场线方向电势越来越低(可见，电场线不但跟等势面垂直，而且是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面(对比中的图片，类比等高线与等势面( (4)几种典型场的等势面( 教师出示媒体课件:点电荷的等势面演示: 有关图片可以参考媒体资料( (5)处于静电平衡状态的导体是一个等势体，它的表面是一个等势面( 分析:因为导体在静电平衡状态时内部场强处处为零，在导体的任意两点间移动电荷时电场力所做的功为零，因此导体内部各点电势相等( 推论:地球是一个大导体，处于静电平衡状态的地球以及与它相连的导体是等势体(实际上常取地球和与地球的昂两的导体作为电势的参考位置，认为它们的电势为零( 由于实际中测定电势比测定电场要容易的多，因此常用等势面来研究电场，即先描绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面之间的关系描绘出电场线的分布( 3、例题讲解练习(参考典型例题) 4、教师总结: (1)为了形象的描述电场中各个点电势的分布情况，由等势面和电场的垂直关系，可以根据等势面的分布情况知道电场的分布情况( (2)有关等势面的认识需要注意( A、在同一等势面上移动点电荷，电场力不做功( B、电场线与等势面垂直( C、处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面(