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电势能 电势

电势能 电势. 北京十一学校 方习鹏. 教材分析. 1. 电场强度和电势是电场的两个基本概念 , 分别从力的性质和能的性质描述电场 . 相比电场力和电场强度 , 电势能和电势概念更加抽象 , 学生理解更加困难 . 2. 新教材通过与重力场类比 , 通过静电力做功引入电势能的概念 , 进一步通过比值定义得出只由电场决定的电势概念 . 渗透了类比、比值定义等研究方法教育. 教学目标. 1. 认识静电力做功跟路径无关的特点，能够计算在匀强场中移动电荷静电力所做的功 .

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Presentation Transcript

  1. 电势能 电势 北京十一学校 方习鹏

  2. 教材分析 1.电场强度和电势是电场的两个基本概念,分别从力的性质和能的性质描述电场.相比电场力和电场强度,电势能和电势概念更加抽象,学生理解更加困难. 2.新教材通过与重力场类比,通过静电力做功引入电势能的概念,进一步通过比值定义得出只由电场决定的电势概念.渗透了类比、比值定义等研究方法教育.

  3. 教学目标 1.认识静电力做功跟路径无关的特点，能够计算在匀强场中移动电荷静电力所做的功. 2.理解电势能的概念，理解电势能的变化跟静电力做功的关系，知道常见的电势能零点的规定方法.会计算电荷在电场中移动时电势能的变化和电场力所做的功. 3.理解电势的概念.知道电势是从能量角度引入的物理量，它也是描述电场性质的物理量，与检验电荷无关.知道常见电势零点的规定方法，能够比较场中两点电势的高低.知道电势的单位. 4.理解等势面的概念.知道等势面是形象描绘场中电势分布的曲面，知道电场线跟等势面的关系.

  4. 教学重点和难点 教学重点 1.理解电场力做功跟电势能变化的关系; 2.理解电势能、电势、等势面概念. 教学难点 静电场中电势高低以及正、负电荷电势能大小的判断.

  5. 教学方法 问题导学科学探究(理论探究) 1.通过类比重力场和电场引入电势能概念; 2.通过类比电场强度的定义引入电势概念.

  6. 引入电势能概念 类比重力场 静电力做功跟电势能变化的关系 重力做功跟重力势能变化的关系 引入电势概念 类比电场强度 类比等高线 引入电势面 教学过程

  7. 1.引入电势能概念 类比重力做功与静电力做功,引入电势能概念. 问题1:物体m沿不同的路径从A→B,重力做的功分别为多少? 重力势能怎样变化? 电荷+q沿不同的路径从A→B,静电力做的功分别为多少? 电势能怎样变化? 重力做功与路径无关 WAB=mgh= EpA-EpB 物体在重力场具有重力势能 静电力做功与路径无关 WAB=qEd = EpA-EpB 电荷在静电场中具有电势能

  8. v v 静电力做正功,电势能减少 电势能→动能 WAB=EpA-EpB 静电力做负功,电势能增加 动能→电势能 WBA=EpB-EpA 1.引入电势能概念 问题2:电荷+q在静电力作用下从A点移动到B点,静电力做什么功? 动能怎样变化?电势能怎样变化? 电荷+q在静电力作用下从B点移动到A点,静电力做什么功? 动能怎样变化?电势能怎样变化?

  9. 1.引入电势能概念 问题3:在场强为E的匀强电场中,有A、B两点,距离为d.将电荷+q从位置A移到位置B,若规定电荷在B点的电势能为零,则 (1)静电力做的功为多少? (2)电荷在A点的电势能为多大? WAB=EpA-EpB=qEd EpA =WAB =qEd 电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功

  10. 电势能 1.电荷在电场中具有的与电荷相对位置有关的能. 2.静电力做的功等于电势能的减少量. WAB= -Ep=EpA-EpB (1)静电力做正功,电势能减少. (2)静电力做负功,电势能增加. 3.电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功.(EpA=WA0) 可以证明对非匀强电场同样成立.

  11. 2.引入电势概念 类比电场强度比值定义电势 . 问题1:在场强为E的匀强电场中,有A、B两点,距离为d.若规定电荷在B点的电势能为零,则 (1)电荷+q在A点的电势能EpA=. 电势能跟电荷量的比值EpA/q =. (2)电荷+nq在A点的电势能EpA=. 电势能跟电荷量的比值EpA/nq =. qEd Ed nqEd Ed 1.电荷在电场中某点的电势能与试探电荷有关. 2.电荷的电势能与其电荷量的比值跟电荷无关. 3.比值Ep/q由电场某点的位置决定,定义为电势.

  12. 2.引入电势概念 问题2:图为某电场中的一条电场线,在电场线上有A、B两点. 1.将+q从A→B: EpA＿EpB, A＿B 2.将-q 从A→B: EpA＿EpB, A＿B > > < > WAB=EpA-EpB=qA- qB 1.电场线指向电势降低的方向.

  13. 2.引入电势概念 类比引力势和电势. 问题3:(P20-4)在重力场中可以把重力势能与它的质量的比值定义为“重力势”.如果以物体在地面上的重力势能为零.试比较“重力势”和电势. 重力势G=Ep/m=gh 由重力场某点的位置决定,与试探电荷无关. 电势 =Ep/q=Ed 由电场某点的位置决定,与试探电荷无关.

  14. 2.引入电势概念 问题4.在静电场中,规定C点电势为零, A =3V, B =1V. 则A、B两点两点的电势差A-B =. 将电荷q从A点移到B点,静电力所做的功为WAB=. 若规定B点电势为零,则A= ,B=, A、B两点两点的电势差A-B =. 将电荷q从A点移到B点, 静电力所做的功为WAB=. 电势具有相对性 电势的高低与零电势位置有关. 电势的差值与零电势位置无关.

  15. 电势 电势 1. 电荷在电场中某一点的电势能Ep与它的电荷量q的比值. =Ep/q 2.国际单位：伏(V)(1V=1J/C) 3.标量. 4.电场线指向电势降低的方向.

  16. 问题与讨论 课本第5题 【D】

  17. 3.引入等势面概念 问题1:在匀强电场中，在垂直电场线的一个平面上有任意两点A、B，将电荷q沿直线从A点移到B点. (1)证明: A、B两点的电势 A=B (2)将电荷q沿ACB从A移到B, 电场力做多少功?

  18. 3.引入等势面概念 问题2:在一个点电荷Q的电场中，虚线表示以Q为球心的一个球面. (1)在这个球面上任意两点A、B之间沿球面移动电荷q，电场力所做的功等于多少?为什么? (2)如果在A、B两点之间沿 任意路径移动电荷q,电场力 所做的功等于多少?为什么?

  19. 等势面 电场中电势相同的各点构成的面. 1.在同一等势面上任何两点间移动电荷时静电力做功为零. 2.电场线跟等势面垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面. (为什么?) 3.两个等势面不会相交. (为什么?) 4.典型静电场的等势面.

  20. 典型电场的等势面

  21. *对左图,若规定规定无穷远处的电势为零 , a点的电势a0，b点的电势b0. < > 问题与讨论 试比较a、b、c、d四点的电势的高低. a= b > c = d a> c = d > b

  22. 点电荷的电场 电场的叠加 矢量和 （1）场强 代数和 （2）电势

  23. 问题与练习 1.图为是某区域的电场线图，A、B、C是电场中的三个点. (1)比较A、B、C三点场强的大小. (2)比较A、B、C三点电势的高低. (3)负电荷q在A、B、C三点的电势能的大小; (4)负电荷q在A、B、C三点受到的电场力的大小. 沿着电场线电势降低 电场线密集的地方场强大

  24. 问题与练习 2.(课本P20-7)某电场的等势面如图所示. (1)试画出电场线的大致分布. (2)将单位正电荷从A点移到B点,静电力做了多少功? (3)将单位正电荷从C点移到A点和从C点移到B点,静电力做的功分别是多大? 电场线与等势面垂直 测等势面定电场线分布.

  25. 问题与练习 3.关于场强和电势，下列说法正确的有： A.场强相等的点电势一定相等 B.电势相等的点场强一定相等 C.场强大的点电势一定高 D.场强为零的点电势不一定为零 【D】 要求学生举例说明: 1.典型电场的电场线和等势面的分布. 2.场强和电势没有必然的联系.

  26. 场强与电势的关系 可以联系力学所学的知识来帮助学生理解：电场强度描述电场的力的性质，电势描述电场的能的性质. 在力学里，力和能什么关系？ 它们没有直接的关系，并不是力越大能一定越多吧. 同理，电场强度与电势也没有直接关系，电场强度大处电势未必高. 功是能量转化的量度, 力通过做功跟能建立联系的. 所以，电场强度和电势的联系，是通过电场力做功建立起来的，这就是我们在匀强电场中研究的电场强度和电势差的关系 E=U/d.

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