高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量2 电势差教案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量2 电势差教案，共4页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程等内容，欢迎下载使用。




【教学目标】


1．知道电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。


2．掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系。


3．知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。


【教学重难点】


知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。


【教学过程】


一、新课教学


1．电势差：（又叫电压）


（1）定义：电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。


电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与电荷量q的比值，叫A、B两点之间的电势差UAB。


（2）定义式：UAB=WABq


（3）单位：伏特 符号：V 1V=1J/C


（4）物理意义：


电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功。


例如：UAB=10V，移动1库仑正电荷电场力做功为10J，移动1库仑负电荷电场力做功－10J。


2．静电力做功与电势差的关系


教师引导：


（1）UAB由什么决定？跟WAB、q有关吗？


由电场本身的因素决；与WAB、q无关


（2）WAB跟q、UAB有关吗？


跟q、UAB都有关


注意：应用公式φ=EPq，UAB=WABq时应注意各物理量都有符号。


3．电势与电势差的比较：


（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，UAB=φA-φB


（2）电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。


（3）电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值：


电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；


电势差的正负表示两点的电势的高低。


【例1】在匀强电场中把电荷量为2.0×10－9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10－7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0×10－7J。


（1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？


（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？


（3）把电荷量为-1.5×10－9C的点电荷从A移动到C，静电力做的功是多少？


（4）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。


【解答】


（1）A→B，电场力正功，φA>φB


B→C，电场力负功，φC>φB，但|φC-φB|>|φA-φB|∴φC>φA


∴φC>φA>φB


（2）UAB=WABq=1.6×10－72.0×10－9V=80V， UBC=WBCq=-4.0×10－72.0×10－9V=-200V


UAC=UAB+UBC=80V-200V=-120V


（3）UAC=q'UAC=-1.5×109×-120J=1.8×107J


（4）





说明：应用UAB=WABq计算时，注意各物理量用正负值代入。


【例2】一个电荷量为1×10－5C的电荷，从电场外某点移到电场内的一点A时，克服电场力做功0.006J，则A点的电势为 600 V；如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B时，电场力做功0.002J，则B点的电势为 200 V，UAB= 400 V；若有另一电荷量为0.2C的负电荷从A移到B点，电场力做正功，大小为 80 J。


4．等势面


定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。


教师引导：


（1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？说明什么问题？


（2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？


（3）思考：在等势面上移动电荷，静电力做功有什么特点？





总结等势面的特点：


（1）等势面越密的位置，电场强度越大。


（2）等势面与电场线垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。


（3）在等势面上移动电荷静电力不做功。


展示几种常见电场的等势面





【练习1】如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φA、φB和φC，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知（ ）


A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功


B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功


C．粒子从K到L的过程中，电势能增加


D．粒子从L到M的过程中，动能减少


【练习2】如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则（ ）


A．W1>W2，φ1>φ2


B．W1

C．W1=W2，φ1<φ2


D．W1=W2，φ1>φ2





二、课堂小结


1.电势差：两点的电势之差，也叫电压。


2.电势差的单位：伏特 符号V 1V=1J/C


3.电势差是标量。


4.静电力做功与电势差的关系：


WAB=qUAB


UAB=WABq


5.电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。


6.电势的高低与参考点的选取有关，但电势差与参考点的选取无关。