高中4 电势能和电势教学设计

这是一份高中4 电势能和电势教学设计，共5页。教案主要包含了复习提问，新课教学，典型例题分析，随堂精练，课外作业等内容，欢迎下载使用。

教学过程：
一、复习提问：
1、什么是电势？电势的零点如何选取？
2、什么是电势差？写出定义式。电势差与电势的联系及区别如何？
3、怎样计算电场力的功？
引导学生回答。
二、新课教学：
1、电势与场强的比较：
（1）电势是描述电场的能的性质的物理量，E是描述电场的力的性质的物理量。
（2）电场强度是矢量，电势是标量；
（3）E和之间不存在必然的直接的关系，电势高的地方场强不一定大；电势为零的位置，场强不一定为零。
A
B
例：
① 如右图，比较A、B两点的电势高低和场强大小。
② 正点电荷的电场中：离场源越近，E越大，电势越高；
③ 负点电荷的电场中：离场源越近，E越大，电势越低；
④ 等量异种电荷连线的中点：E最大，而电势为零；
⑤ 等量同种电荷连线的中点：中点的电势为连线上的最小值，为垂直平分线上的最大值。（利用电场线的方向判断）
2、等势面：
电场中电势相等的点构成的面。
3、等势面的特点：
（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功；
（2）等势面一定处处与电场线垂直，即跟场强方向垂直；
（3）电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面；
（4）处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面。
注意：等势体不是电势为零
（5）等差等势面分布的疏密程度可以描述场强的大小：等差等势面密的地方电场线也密，场强越大；反之，电场线密的地方等差等势面密。
4、几种典型的电场的等势面：
5、等势面的应用：
（1）由等势面可知电场中电势的高低；
（2）能求出在等势面间移动电荷的过程中电场力所做的功；
（3）由等势面可判断场强的方向（等势面一定处处与电场线垂直）
（4）能判断场强的大小（等差等势面密的地方场强大）
三、典型例题分析：
【例1】带电量为3×10－6C 的粒子先后经过电场中的A、B两点，克服电场力做功6×10－4J，已知B点电势为50V，则：
（1）电势能的变化 ；
（2）A点的电势A= ；
（3）把电量为－ 3×10－6C的电荷放在A点的电势能 。
【解析】（1）由于是克服电场力做功，电势能一定增加，所以：
（2），所以，。
（3）根据电势能，则。
【说明】此题难度不大，但牵涉到的电场中的概念较多，包括电势差、电势、电势能、电场力的功等．在应用它们的关系时，有两点要注意：（1）不论是正电荷还是负电荷，只要是电场力做功，电势能一定减少；只要是克服电场力做功，电势能一定增加；（2）应用电势能的公式计算时，各物理量用正负值代入；（3）电势能的正、负可比较大小。
【例2】在图2中a、b和c表示点电荷Q的电场中的三个等势面，它们的电势分别为、、。一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动，已知它经过等势面b时的速率为v，则它经过等势面c的速率为多少？
【解析】设带电粒子的电量为q，a、b两等势面的电势差为Uab、b、c两等势面的电势差Ubc；带电粒子经过等势面a、b、c时的速率分别为va、vb、vc。（已知：va=0，vb=v）
图2
则由动能定理：①
②
将①、②两式相除可得： ③
将、、、代入③式：
【例3】匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形。AB=4cm，BC=3cm，把电荷量为q=－2×10－10C的点电荷从A点移到B时，电场力做功4.8×10－8J，从B点移到电C点时，克服电场力做功4.8×10－8J，若取B点的电势为零，求AC两点的电势和场强的方向。
【解析】，
，A、C两点的连线为等势线。场强方向由B垂直指向AC。
【例4】在右图中，实线是等势面，一个电子以速度v0向场源运动，其轨迹如虚线所示，则：
（1）场源电荷带什么电？ （负电）
（2）比较a、b、c三点电势的高低。 （ =＞）
（3）比较电子在a、b、c三点动能的大小。 （=＞）
三、课堂小结：
1、判断电势高低的方法；
2、电势能的变化与电场力的功的关系；
四、随堂精练：
1、如图所示，Q是带负电的点电荷，A和B为其电场中的两点。若E1、E2为A、B两点的电场强度的大小，1、2为A、B两点的电势，则( )
A、E1＞E2，1＞2
B、E1＞E2，1＜2
C、E1＜E2，1＞2
D、E1＜E2，1＜2
2、A、B两带电小球，A固定不动，B的质量为m。在库仑力作用下，B由静止开始运动。已知初始时，A、B间的距离为d，B的加速度为a。经过一段时间后，B的加速度变为a/4，此时A、B间的距离应为_____。已知此时B的速度为v，则在此过程中电势能的减少量为_____。
3、有一个带电量的点电荷，从电场中A点移到B点的过程中，克服电场力做功6×10－4J，从B点移到C点的过程中，电场力做功9×10－4J，问：
若以B点的电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？
参考答案：
1、B； 2、2d，1/2mv2； 3、 φA=200V；φC=300V；εA=6×10－4J；εC=－9×10－4J。
五、课外作业：
教材：P22页， （6）、（7）