第一篇：第1章靜電場第四節(jié) 電勢能和電勢教案

§1.4電勢能和電勢

【教學(xué)目標(biāo)】

1．知識與技能（1）理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關(guān)系。（2）理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。（3）明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關(guān)系。（4）了解電勢與電場線的關(guān)系，了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系。

2．過程與方法（1）通過與前面知識的結(jié)合，理解電勢能與靜電力做的功的關(guān)系，從而更好的了解電勢能和電勢的概念。（2）培養(yǎng)對知識的類比能力，以及對問題的分析、推理能力。（3）通過學(xué)生的理論探究，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力。

3．情感、態(tài)度與價值觀（1）嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)、生活相關(guān)的實(shí)際問題，增強(qiáng)科學(xué)探究的價值觀。利用知識類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識和對科學(xué)的求知欲。（2）利用等勢面圖像的對稱美，形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅，自己畫圖，在學(xué)習(xí)知識的同時提高對美的感受力和鑒別力。（3）在研究問題時，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】1．重點(diǎn) 理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。

2．難點(diǎn) 掌握電勢能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問題。【教學(xué)方法】

類比探究、分析歸納、討論分析、應(yīng)用舉例、多媒體課件 【教學(xué)過程】

復(fù)習(xí)前面相關(guān)知識。1．靜電力，電場強(qiáng)度概念，指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場，從本節(jié)起將從能量的角度研究電場。2．復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系：如圖所示從靜電場中靜電力做功使試探電荷獲得動能入手，提出問題：是什么轉(zhuǎn)化為試探電荷的動能？

一、靜電力做功的特點(diǎn)

結(jié)合課本圖1。4-1（右圖）分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場中沿不同路徑從A運(yùn)動到B電場力做功的情況。

（1）q沿直線從A到B（2）q沿折線從A到M、再從M到B（3）q沿任意曲線線A到B 結(jié)果都一樣即：W=qELAM =qELABcos?

與重力做功類比，引出結(jié)論：靜電力做的功只與電荷的起始位置和終點(diǎn)位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。拓展：該特點(diǎn)對于非勻強(qiáng)電場中也是成立的。

二、電勢能 尋找類比點(diǎn)：力做功只與物體位置有關(guān)，而與運(yùn)動路徑無關(guān)的事例在物理中有哪些呢？屬于什么能？（移動物體時重力做的功與路徑無關(guān)同一物體在地面附近的同一位置才具有確定的重力勢能。）

思考：靜電力做功也與路徑無關(guān)，是否隸屬勢能？我們可以給它一個物理名稱嗎？ 1．電勢能：由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能我們叫做電勢能。電勢能用Ep表示。

【思考與討論】 如果做功與路徑有關(guān)，那能否建立電勢能的概念呢？ 2．討論：靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系

通過知識的類比，讓學(xué)生能從中感受到新知識的得出也可以通過已有獲取。靜電力做的功等于電勢能的變化。功是能量變化的量度。

電場力做多少功，電勢能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢能與動能相互轉(zhuǎn)化，而他們總量保持不變。WAB＝－（EpB－EpA）＝EpA－EP

【思考討論】對不同的電荷從A運(yùn)動到B的過程中，電勢能的變化情況： 正電荷從A運(yùn)動到B做正功，即有WAB>0，則EpA>EpB，電勢能減少。（1）正電荷順著電場線的方向其電勢能逐漸減少。負(fù)電荷從A運(yùn)動到B做正功，即有WAB<0，則EpA>EpB，電勢能增加。（2）負(fù)電荷順著電場線的方向其電勢能逐漸降低。對此分析得出：電勢能為系統(tǒng)所有，與重力勢能相類似。3．求電荷在某點(diǎn)處具有的電勢能

問題討論：在上面討論的問題中，請分析求出A點(diǎn)的電勢能為多少？ 學(xué)生思考后無法直接求出，不妨就此激勵學(xué)生，并提出類比方法。類比分析：如何求出A點(diǎn)的重力勢能呢？進(jìn)而聯(lián)系到電勢能的求法。

則 EpA＝WAB（以B為電勢能零點(diǎn)）

電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動到零勢能位置撕所做的功。4．零勢能面的選擇

通常把電荷離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零。

拓展：求電荷在電場中A、B兩點(diǎn)具有的電勢能高低。將電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，根據(jù)靜電力做功情況判斷。

若靜電力做功為正功，電勢能減少，電荷在A點(diǎn)電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能。反之靜電力做負(fù)功，電勢能增加，電荷在A點(diǎn)電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能

弄清正、負(fù)電荷在電場中電勢能的不同特點(diǎn)，判斷其做功特點(diǎn)再進(jìn)行判斷。通過對不同內(nèi)容的拓展，引導(dǎo)學(xué)生能通過自己對不同事例的分析，知道對問題考慮的全面性有所了解，同時能正確認(rèn)識到在分析問題時還應(yīng)該思考問題的不同側(cè)面，達(dá)到對問題的全面解決。提高思維的深度和發(fā)散能力，達(dá)到對物理學(xué)習(xí)全面化的探究要求。

三、電勢：

通過研究電荷在電場中電勢能與它的電荷量的比值得出。參閱P20圖1。4--3（1）定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢。用?表

??示。標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。（2）公式：

Epq（與試探電荷無關(guān)）（3）單位：伏特（V）（4）電勢與電場線的關(guān)系：電場線指向電勢降低的方向。電勢順線降低；順著電場線方向，電勢越來越低。與電勢能相似，我們知道Ep有零勢能面，因此電勢也具有相對性。引導(dǎo)學(xué)生得出：應(yīng)該先規(guī)定電場中某處的電勢為零，然后才能確定電場中其他各點(diǎn)的電勢。（5）零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點(diǎn)的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇。因此電勢有正負(fù)之分，是由于其零電勢的選擇決定。通常以大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零。與零電勢能的位置規(guī)定是否有相似之處呢？ 思考與討論：

參看書上的問題進(jìn)行思考與討論，然后思考若是q當(dāng)做負(fù)電荷來進(jìn)行研究，其結(jié)果是否一樣呢？

四、等在地的高低呢？

學(xué)生：在電場中常用等勢面來表示電勢的高低。1．等勢面：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。

尋找等勢面：找正點(diǎn)電荷和帶電平行金屬板中的等勢面。觀看掛圖，從中尋找不同電場中等勢面的不同和相同點(diǎn)，進(jìn)行合理猜想。

2．等勢面與電場線的關(guān)系⑴在同一等勢面上各點(diǎn)電勢相等，所以在同一等勢面上移動電荷，靜電力不做功。WAB＝EpA－EPb＝qφA－qφB＝0 討論：什么情況下會出現(xiàn)力做功為零的情況？引導(dǎo)分析得出：F⊥v ⑵電場線跟等勢面一定垂直，即跟電場強(qiáng)度的方向垂直。引導(dǎo)學(xué)生用反證法達(dá)到證明的目的，加深對知識點(diǎn)的應(yīng)用。而沿著電場線的方向，電勢越來越低。歸納總結(jié)可得出：電

勢面 理課上常用等高線來表示地勢的高低。今天我們學(xué)習(xí)了電勢的知識后，那我們可以用什么來表示電勢場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。若兩個相鄰的等勢面間的電勢之差是相等的，則能得到書上圖1．4－5的圖形。觀看圖形或掛圖，結(jié)合電場線的特點(diǎn)，可得出結(jié)論。⑶等勢面越密，電場強(qiáng)度越大。⑷等勢面不相交、不相切。3．應(yīng)用等勢面：由等勢面描繪電場線

方法：先測繪出等勢面的形狀和分布，再根據(jù)電場線與等勢面的關(guān)系，繪出電場線的分布，于是我們就知道電場的情況了。布置作業(yè)：P22 1、2、3、7

第二篇：電勢能,電勢,電容教案

1、電勢差：

電荷在電場中由一點(diǎn)A移動到另一點(diǎn)B時，電場力所做的功WAB與電荷電量q的比值的電勢差。表達(dá)式為：，叫做AB兩點(diǎn)

場力做的功，說明：（1）定義式中，為q從初位置A移動到末位置B電可為正值，也可為負(fù)值，q為電荷所帶的電量，正電荷取正值，負(fù)電荷取負(fù)值。

（2）電場中兩點(diǎn)的電勢差，由這兩點(diǎn)本身的初、末位置決定。與在這兩點(diǎn)間移動電荷的電量、電場力做功的大小無關(guān)。在確定的電場中，即使不放入電荷，任何兩點(diǎn)間的電勢差都有確定的值，不能認(rèn)為正比，與q成反比。只是可以利用、q來計算A、B兩點(diǎn)電勢差。

與

成（3）公式

2、電勢： 適用于任何電場。

在電場中某點(diǎn)的電勢等于該點(diǎn)相對零電勢點(diǎn)的電勢差；也等于單位正電荷由該點(diǎn)移動到參考點(diǎn)（零電勢點(diǎn)）時電場力所做的功，電勢記作，電勢是相對的，某點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)，沿電場線的方向，電勢逐點(diǎn)降低。

說明：（1）電勢的相對性。

（2）電勢是標(biāo)量。電勢是只有大小、沒有方向的物理量，電勢的正負(fù)表示該點(diǎn)的電勢高于和低于零電勢。

（3）電勢與電勢差的比較

電勢與電勢差都是反映電場本身的性質(zhì)（能的性質(zhì)）的物理量，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)；電勢與電勢差都是標(biāo)量，數(shù)值都有正負(fù)，單位相同，UAB=A－B。某點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)，兩點(diǎn)間的電勢差與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)。

3、電場力做功與電勢能變化的關(guān)系。

（1）電場力做功的特點(diǎn)

在電場中移動電荷時，電場力所做的功只與電荷的起止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)，這一點(diǎn)與重力做功相同。

（2）電勢能ε

電荷在電場中具有的勢能叫做電勢能，電勢能屬于電荷和電場系統(tǒng)所有。

（3）電場力做功與電勢能變化的關(guān)系

電場力的功與電勢能的數(shù)量關(guān)系 WAB=εA－εB=△ε。

電場力做正功時，電荷的電勢能減小；電場力做負(fù)功時，電荷的電勢能增加，電場力做了多少功，電荷的電勢能就變化多少，即△ε=WAB=qUAB。

4、等勢面的概念及特點(diǎn)

（1）等勢面

電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的曲面叫做等勢面。

（2）等勢面的特點(diǎn)

①電場線與等勢面處處垂直，且總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；

②在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功；

③處于靜電平衡的導(dǎo)體是一個等勢體，導(dǎo)體表面是一個等勢面；

④導(dǎo)體表面的電場線與導(dǎo)體表面處處垂直。

（3）熟悉勻強(qiáng)電場、點(diǎn)電荷的電場、等量異種電荷的電場、等量同種點(diǎn)電荷的電場的等勢面的分布情況。

①點(diǎn)電荷電場中的等勢面，是以電荷為球心的一簇球面；

②等量同種點(diǎn)電荷電場中的等勢面，是兩簇對稱曲面

③等量異種點(diǎn)電荷電場中的等勢面，是兩簇對稱曲面；

④勻強(qiáng)電場中的等勢面，是垂直于電場線的一簇平面.5、電勢與等勢面

（1）電勢是描述電場中單個點(diǎn)的電場性質(zhì)，而等勢面是描述電場中各點(diǎn)的電勢分布。

（2）電場線是為了描述電場而人為引入的一組假想線，但等勢面卻是實(shí)際存在的一些面，它從另一角度描述了電場。

（3）等勢面的性質(zhì)

①同一等勢面上任意兩點(diǎn)間的電勢差為零；

②不同的等勢面一定不會相交或相切；

③電場強(qiáng)度方向垂直等勢面且指向電勢降低的方向。

6、比較電荷在電場中某兩點(diǎn)電勢能大小的方法

(1)場源電荷判斷法

離場源正電荷越近，試驗(yàn)正電荷的電勢能越大，試驗(yàn)負(fù)電荷的電勢能越小．

離場源負(fù)電荷越近，試驗(yàn)正電荷的電勢能越小，試驗(yàn)負(fù)電荷的電勢能越大．

(2)電場線法

正電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減小；逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大．

負(fù)電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大；逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減小．

(3)做功判斷法

無論正、負(fù)電荷，電場力做正功，電荷從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方．反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方．

7、電場中電勢高低的判斷和計算方法

(1)根據(jù)電場線方向判斷．因沿電場線方向各點(diǎn)電勢總是越來越低，而逆著電場線方向電勢總是逐漸升高．

(2)根據(jù)等勢面的分布和數(shù)值，都畫在同一圖上，直接從圖上判定電勢高低．

(3)根據(jù)電場力做功公式判定．當(dāng)已知q和WAB時，由公式WAB=qUAB，則UAB=WAB/q判定．

8、電勢能與電勢的關(guān)系

(1)電勢是反映電場電勢能的性質(zhì)的物理量．還可以從能的角度定義電勢：電場中某點(diǎn)的電荷具有的電勢能ε跟它的電荷量的比值，叫做該點(diǎn)的電勢，即或者ε=qφ，某點(diǎn)的電勢與該點(diǎn)是否有電荷無關(guān)．

(2)正電荷在電勢為正值的地方電勢能為正值，在電勢為負(fù)值的地方電勢能為負(fù)值；負(fù)電荷在電勢為正的地方電勢能為負(fù)值，在電勢為負(fù)的地方電勢能為正值．

(3)電勢是由電場決定，電勢能是由電場和電荷共同決定的．它們都是標(biāo)量、相對量．當(dāng)零勢點(diǎn)確定以后，各點(diǎn)電勢有確定的值．由于存在兩種電荷，則在某一點(diǎn)不同種電荷的電勢能有的為正值，也有的為負(fù)值．

(4)在實(shí)際問題中，我們主要關(guān)心的是電場中兩點(diǎn)間的電勢差UAB和在這兩點(diǎn)間移動電荷時，電荷電勢能的改變量△εAB。UAB和△εAB都與零電勢點(diǎn)的選擇無關(guān)．有關(guān)系式：△εAB=qUAB．

9、電勢與場強(qiáng)的比較

(1)場強(qiáng)是反映電場力的性質(zhì)，電勢是反映電場能的性質(zhì)，它們都是由比值定義的物理量，因而它們都是由電場本身確定的，與該點(diǎn)放不放電荷無關(guān)．

(2)電場強(qiáng)度是矢量，電場確定后，各點(diǎn)的場強(qiáng)大小和方向都惟一地確定了．(即各點(diǎn)場強(qiáng)大小有確定的值)

電勢是標(biāo)量，是相對量．電場確定后，各點(diǎn)電勢的數(shù)值還可隨零電勢點(diǎn)的不同而改變．

(3)電場線都能描述它們，但又有所不同：

電場線的密度表示場強(qiáng)的大小，電場線上各點(diǎn)的切線方向表示場強(qiáng)的方向．

沿電場線的方向，電勢越來越低，但不能表示電勢的數(shù)值．

1、下圖是一勻強(qiáng)電場，已知場強(qiáng)E=2×102N/C．現(xiàn)讓一個電量q=－4×10－8C的電荷沿電場方向從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，MN間的距離s=30cm．試求：

(1)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)電勢能的變化．

(2)M，N兩點(diǎn)間的電勢差．

解析：(1)由圖可知，負(fù)電荷在該電場中所受電場力F方向向左．因此從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電荷克服電場力做功，電勢能增加，增加的電勢能△E等于電荷克服電場力做的功W．

電荷克服電場力做功為W=qEs=4×10－8×2×102×0.3J=2.4×10－6J．

即電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)電勢能增加了2.4×10－6J．

(2)從M點(diǎn)到N點(diǎn)電場力對電荷做負(fù)功為WMN=－2.4×10－6J．

則M，N兩點(diǎn)間的電勢差為

即M，N兩點(diǎn)間的電勢差為60V．

2、下列一些說法，正確的是（D）

A．電場中電勢越高的地方，電荷在那一點(diǎn)具有的電勢能越大 B．電場強(qiáng)度越大的地方，電場線一定越密，電勢也一定越高 C．電場強(qiáng)度為零的地方，電勢一定為零

．

D．某電荷在電場中沿電場線的方向移動一定距離，電場線越密的地方，它的電勢能改變越大

解析：解本題的關(guān)鍵是區(qū)分場強(qiáng)、電勢、電勢能概念以及與電場線的關(guān)系．最易錯的是，總是用正電荷去考慮問題而忽略有兩種電荷的存在．由于存在兩種電荷，故A項(xiàng)錯誤．電場線的疏密表示場強(qiáng)大小，而電場線的方向才能反映電勢的高低，故B項(xiàng)錯．電場線越密，電場力越大，同一距離上電場力做的功越多，電荷電勢能的改變越犬．D項(xiàng)正確．電勢是相對量，其零電勢位置可隨研究問題的需要而任意確定．故“一定為零”是錯誤的．

3、將一個電量為－2×10－8C的點(diǎn)電荷，從零電勢點(diǎn)S移到M點(diǎn)要反抗電場力做功4×10－8J，則M點(diǎn)電勢φM=________，若將該電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做功14×10－8J，則N點(diǎn)電勢φN=________，MN兩點(diǎn)間的電勢差UMN=________．

解析：本題可以根據(jù)電勢差和電勢的定義式解決，一般有下列三種解法：

解法一：嚴(yán)格按各量的數(shù)值正負(fù)代入公式求解．

由WSM=qUSM得：，而USM=φS－φM，∴φM=φS－USM=(0－2)V=－2V． 由WMN=qUMN得：

．

而UMN=φM－φN，∴φN=φM－UMN=[－2－(－7)]V=5V．

解法二：不考慮各量的正負(fù)，只是把各量數(shù)值代入公式求解，然后再用其他方法判斷出要求量的正負(fù)．

由WSM=qUSM得

．

∵電場力做負(fù)功，∴負(fù)電荷q受的電場力方向與移動方向大致相反，則場強(qiáng)方向與移動方向大致相同，故φS＞φM，而φS=0，故φM=－2V．

同理可知：UMN=7V，φN=5V．

解法三：整體法：求N點(diǎn)電勢時把電荷從S點(diǎn)移到M點(diǎn)再移動N點(diǎn)，看成一個全過程，在這個過程中，由S到N電場力做的總功等于各段分過程中電場力做功的代數(shù)和．即WSN=WSM＋WMN=(－4×10－8＋14×10－8)J=10×10－8J．

由WSN=qUSN得：

而φS=0，∴φN=5V．

4、如圖所示，虛線a、b、c表示電場中的三個等勢面與紙平面的交線，且相鄰等勢面之間的電勢差相等．實(shí)線為一帶正電粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運(yùn)動軌跡，M、N是這條軌跡上的兩點(diǎn)，則下面說法中正確的是（）

A．三個等勢面中，a的電勢最高

B．對于M、N兩點(diǎn)，帶電粒子通過M點(diǎn)時電勢能較大 C．對于M、N兩點(diǎn)，帶電粒子通過M點(diǎn)時動能較大 D．帶電粒子由M運(yùn)動到N時，加速度增大

解析：由于帶電粒子做曲線運(yùn)動，所受電場力的方向必定指向軌道的凹側(cè)，且和等勢面垂直，所以電場線方向是由c指向b再指向a．根據(jù)電場線的方向是指電勢降低的方向，故Uc＞Ub＞Ua，選項(xiàng)A錯．

帶正電粒子若從N點(diǎn)運(yùn)動到M點(diǎn)，場強(qiáng)方向與運(yùn)動方向成銳角，電場力做正功，即電勢能減少；若從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)，場強(qiáng)方向與運(yùn)動方向成鈍角，電場力做負(fù)功，電勢能增加．故選項(xiàng)B錯．

根據(jù)能量守恒定律，電荷的動能和電勢能之和不變，故粒子在M點(diǎn)的動能較大，選項(xiàng)C正確．

由于相鄰等勢面之間電勢差相等，因N點(diǎn)等勢面較密，則EN＞EM，即qEN＞qEM．由牛頓第二定律知，帶電粒子從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)時，加速度增大，選項(xiàng)D正確．所以正確答案為C、D項(xiàng)．

5、如圖所示，P、Q兩金屬板間的電勢差為50V，板間存在勻強(qiáng)電場，方向水平向左，板間的距離d=10cm，其中Q板接地，兩板間的A點(diǎn)距P板4cm．求：

(1)P板及A點(diǎn)的電勢．

(2)保持兩板間的電勢差不變，而將Q板向左平移5cm，則A點(diǎn)的電勢將變?yōu)槎嗌?

解析：板間場強(qiáng)方向水平向左，可見Q板是電勢最高處．Q板接地，則電勢φQ=0，板間各點(diǎn)電勢均為負(fù)值．利用公式可求出板間勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)，再由U=Ed可求出各點(diǎn)與Q板間的電勢差，即各點(diǎn)的電勢值．

(1)場強(qiáng)

．QA間電勢差UQA=Ed′=5×102×(10－4)×10－2V=30V．

∴A點(diǎn)電勢φA=－30V，P點(diǎn)電勢φP=UPQ=－50V．

(2)當(dāng)Q板向左平移5cm時，兩板間距離d1=10cm－5cm=5cm．

Q板與A點(diǎn)間距離變?yōu)閐″=(10－4)cm－5cm=lcm．電場強(qiáng)度．

Q、A間電勢差UQA=Ed″=1.0×10－3×1.0×10－2V=10V．

所以A點(diǎn)電勢φA=－10V．(1)電容器：兩個彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體可構(gòu)成一個電容器.(2)電容：電容器所帶的電荷量Q(一個極板所帶電荷量的絕對值)與兩個極板間的電勢差U的比值，即電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量.(3)常用電容器：紙質(zhì)電容器、電解電容器、平行板電容器、可變電容器.其中電解電容器連接時應(yīng)注意其“＋”、“－”極.(4)平行板電容器：平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)ε成比，跟兩板正對面積S成正比，跟兩板間距離d成反比，即

(5)對電容器電容的兩個公式的理解.①公式是電容的定義式，適用于任何電容器.對于一個確定的電容器，其電容只由本身的因素決定，而與其電荷量Q和電壓U無關(guān).②公式是平行板電容器的決定式，只適用于平行板電容器.2、平行板電容器的動態(tài)分析

充電后平行板電容器兩極板間形成的電場，可認(rèn)為是勻強(qiáng)電場，由于某種原因使電容C發(fā)生了改變，就會導(dǎo)致電容器的電荷量Q，兩板間電壓U，勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E發(fā)生相應(yīng)的變化，這類問題常見于兩種情況：

(1)電容器一直與電源相連接.此時電容器兩極板間電勢差U保持不變.(2)電容器充電后與電源斷開.此時電容器所帶的電荷量Q保持不變.分析的基本思路是：

3、帶電粒子在電場中加速

帶電粒子進(jìn)入電場中加速，若不計粒子重力，根據(jù)動能定理，有

當(dāng)初速度v0=0時，末速度v的大小只與帶電粒子的荷質(zhì)比移無關(guān).4、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)

和加速電壓U有關(guān)，而與粒子在電場中的位帶電粒子沿垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后，做類平拋運(yùn)動，如圖所示，設(shè)粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，初速度為v0，兩平行金屬板間電壓為U，板長為L，板間距離為d，則平行于板方向的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動，L=v0t 垂直于板方向的分運(yùn)動是初速為零的勻加速直線運(yùn)動

所以，側(cè)移距離

5、示波管的原理

偏轉(zhuǎn)角θ滿足

(1)結(jié)構(gòu)：示波管是由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成的，管內(nèi)抽成真空.(2)原理：如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上掃描電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上所要研究的信號電壓，若其周期與掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線.6、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動

帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動有兩類問題：一是運(yùn)動和力的關(guān)系問題，常用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式去分析解決；二是運(yùn)動過程中的能量轉(zhuǎn)化問題，常用動能定理或能量守恒定律去分析解決.(1)在交變電場中的運(yùn)動

①在交變電場中做直線運(yùn)動.粒子進(jìn)入電場時的速度方向(或初速為零)跟電場力方向平行，在交變電場力作用下，做加速、減速交替變化的直線運(yùn)動，通常運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式分析求解.②在交變電場中的偏轉(zhuǎn)，粒子進(jìn)入電場時的速度方向跟電場力方向垂直，若粒子在電場中運(yùn)動的時間遠(yuǎn)小于交變電場的周期，可近似認(rèn)為粒子在通過電場的過程中電場力不變，而做類平拋運(yùn)動.(2)在勻強(qiáng)電場與重力場的復(fù)合場中運(yùn)動

處理復(fù)合場有關(guān)問題的方法常有兩種：

①正交分解法：將復(fù)雜的運(yùn)動分解為兩個相互正交的簡單直線運(yùn)動，分別去研究這兩個分運(yùn)動的規(guī)律，然后運(yùn)用運(yùn)動合成的知識去求解復(fù)雜運(yùn)動的有關(guān)物理量.②等效法：由于帶電微粒在勻強(qiáng)電場中所受到的電場力和重力都是恒力，因此，可將電場力F和重力G進(jìn)行合成如圖所示，這樣復(fù)合場就等效為一個簡單場，將其合力F合與重力場的重力類比，然后利用力學(xué)規(guī)律和方法進(jìn)行分析和解答.例

1、如圖所示，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運(yùn)動，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中.在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況下，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角θ變大的是（B）

A．U1變大，U2變大

B．U1變小，U2變大 C．U1變大，U2變小

D．U1變小，U2變小 解析：設(shè)電子經(jīng)電場U1加速后獲得的速度為v0，根據(jù)動能定理

①

設(shè)極板長為L，兩板間距離為d，電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后做類平拋運(yùn)動，則

平行于極板方向：L=v0t

②

垂直于極板方向：

③

偏轉(zhuǎn)角θ滿足：

④

由以上各式可解得：

顯然，U1減小，U2增大時，θ一定增大.例

2、如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為－q的粒子(重力不計)，在勻強(qiáng)電場中的A點(diǎn)時速度為v，方向與電場線垂直，在B點(diǎn)時速度大小為2v，已知A、B兩點(diǎn)間距離為d，求(1)A、B兩點(diǎn)間的電壓；(2)電場強(qiáng)度的大小和方向.解析：(1)帶電粒子從A到B的過程中，由動能定理可得

將vA=v，vB=2v代入可解得

(2)帶電粒子從A到B做類平拋運(yùn)動，設(shè)在垂直電場線和平行電場線方向上的位移分別為x和y.由于A到B，粒子的動能增加，則電場力做正功，所以，場強(qiáng)方向應(yīng)水平向左.答案：

例

3、帶有等量異種電荷的兩個平行金屬板A和B水平放置，兩板間距離為d(d遠(yuǎn)小于板的長和寬)，一個帶正電的油滴M懸浮在兩板的正中央，處于平衡，油滴的質(zhì)量為m，電荷量為q，如圖所示.在油滴的正上方距A板d處有一個質(zhì)量也為m的帶電油滴N，油滴N由靜止釋放后，可以穿過A板上的小孔，進(jìn)入兩金屬板間與油滴M相碰，并立即結(jié)合成一個大油滴.整個裝置處于真空環(huán)境中，若不計油滴M和N間的庫侖力和萬有引力以及金屬板本身的厚度，要使油滴N能與M相碰，且結(jié)合成的大油滴(油滴可視為質(zhì)點(diǎn))又不與金屬板B相碰.求：

(1)兩個金屬板A、B間的電壓是多少？哪板電勢高？

(2)油滴N帶何種電荷，電荷量可能是多少？

解析：(1)油滴M帶正電，在兩金屬板之間處于平衡，有mg=qU/d，則B板電勢較高，電勢差

(2)若油滴N帶負(fù)電，則N與M相碰后，結(jié)合成大油滴無論其電性為正，還是為負(fù)，或者電荷量為零，都將向B板做加速運(yùn)動而最終與B板相碰.因此，要不落到B板上，油滴N必帶正電.設(shè)油滴N帶電量為Q，油滴N與M相碰前的速度設(shè)為v0，有：

油滴N能與M相碰：

油滴M和N相碰后，結(jié)合成大油滴，速度為v，有：

此后，大油滴向下運(yùn)動，不碰到B板，須有

代入v和U的值，解得

油滴所帶電荷量是

答案：

B板電勢較高

(2)正電，例

4、在水平向右的勻強(qiáng)電場中，有一質(zhì)量為m，帶正電的小球，用長為L的絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止A點(diǎn)時，細(xì)線與豎直方向夾角為θ，如圖所示.現(xiàn)給小球一個垂直于懸線的初速度，使小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，求：

(1)小球運(yùn)動過程中的最小速度.(2)小球在A點(diǎn)的初速度.解析：小球在運(yùn)動過程中，所受重力和電場力都是恒力，將它們合成等效為一個力F，如圖所示，則把合力F與重力類比，其等效重力加速度點(diǎn)”和“最高點(diǎn)”分別為圖中的A點(diǎn)和B點(diǎn).因此，小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的等效“最低(1)小球在B點(diǎn)處的速度最小，依題意有

(2)小球從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，根據(jù)動能定理

答案：

例

5、如圖所示，A、B為水平放置的平行金屬板，板間距離為d(d遠(yuǎn)小于板的長和寬)，在兩板之間有一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)P.已知若在A、B之間加電壓U0，則質(zhì)點(diǎn)P可以靜止平衡.現(xiàn)在A、B間加上如圖所示的隨時間t變化的電壓U，在t=0時，質(zhì)點(diǎn)P位于A、B間的中點(diǎn)處且初速度為0，已知質(zhì)點(diǎn)P能在A、B之間以最大的幅度上下運(yùn)動而又不與兩板相碰，求圖中U改變的各時刻t1，t2，t3及tn的表達(dá)式.(質(zhì)點(diǎn)開始從中點(diǎn)上升到最高點(diǎn)，及以后每次從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)或從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中，電壓只改變一次.)

解析：綜合分析帶電質(zhì)點(diǎn)P的受力情況和運(yùn)動情況，建立清晰的物理圖景是解答本題的關(guān)鍵.設(shè)質(zhì)點(diǎn)P的質(zhì)量為m，電荷量為q，當(dāng)A、B間加電壓U0時，根據(jù)題意有

當(dāng)兩板間所加電壓為2U0時，P的加速度向上，設(shè)其大小為a，則

聯(lián)立解得，a=g.當(dāng)兩板間的電壓為零時，P只受重力，加速度方向向下，大小為g，要P以最大幅度上下運(yùn)動，而又不與兩板相碰，則P達(dá)到A板或B板時速度必為零.根據(jù)運(yùn)動的對稱性可知，加上電壓2U0后，P質(zhì)點(diǎn)先向上做勻加速度直線運(yùn)動，運(yùn)動后，撤去電場，繼續(xù)向上做勻減速運(yùn)動直到速度為零.到達(dá)A板后，在重力作用下，自由下落直到A、B的中點(diǎn)，然后又加上電壓2U0，使質(zhì)點(diǎn)P向下做勻減速運(yùn)動，至B板時，速度恰好減為零，然后反向加速，達(dá)到A、B中點(diǎn)時撤去電場，在重力作用下做勻減速運(yùn)動到A板時，速度恰好為零，以后重復(fù)上述運(yùn)動過程.綜合以上分析，質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動過程可用v—t圖象表示，如圖所示.由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律有

其中a=g，解得

設(shè)質(zhì)點(diǎn)P從A板自由下落到AB兩板中點(diǎn)所歷經(jīng)的時間為△t，則

答案：

例

6、如圖所示，A、B是一對平行的金屬板，在兩板間加上一周期為T的交變電壓U.A板的電勢UA=0，B板的電勢UB隨時間的變化規(guī)律為：在0到的時間內(nèi)，UB=U0(正的常數(shù))；在到T的時間內(nèi)，UB=－U0；在T到的時間內(nèi)，UB=U0；在到2T的時間內(nèi)，UB=－U0……，現(xiàn)有一電子從A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場區(qū)內(nèi)，設(shè)電子初速度和重力的影響均可忽略（）A．若電子是在t=0時刻進(jìn)入的，它將一直向B板運(yùn)動

B．若電子是在時刻進(jìn)入的，它可能時而向B板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動，最后打在B板上

C．若電子是在時刻進(jìn)入的，它可能時而向B板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動，最后打在B板上

D．若電子是在時刻進(jìn)入的，它可能時而向B板，時而向A板運(yùn)動

解析：依題意，電子在電場中運(yùn)動時，其加速度大小不變，方向在 時刻發(fā)生突變.不同時刻進(jìn)入的電子，其運(yùn)動情況有所不同，如圖中的a、b、c所示，分別表示t=0時刻，時刻的和時刻進(jìn)入的電子的v—t圖象(以從A板指向B板方向?yàn)檎较?.從圖象可以看出，t=0時刻進(jìn)入的電子速度方向不變，一直向B板運(yùn)動.和時刻進(jìn)入的電子運(yùn)動一段時間后速度反向，這說明它們都是來回往復(fù)運(yùn)動，但在一個周期內(nèi)，前者的位移為正，即向B板運(yùn)動了一段位移，最后一定打在B板上；而后者的位移為負(fù)，若在一個周期內(nèi)未打到B板，電子將返回到A板而從小孔穿出.時刻進(jìn)入的電子受到指向A板的電場力，而初速為零，因此，它不可能進(jìn)入兩板間運(yùn)動.答案：AB

第三篇：1.4 電勢能和電勢教案

馬洪旭新課標(biāo)精品教案系列-選修3-1 1．4 電勢能

電勢

教學(xué)三維目標(biāo)

（一）知識與技能

1、理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關(guān)系。

2、理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關(guān)系。了解電勢與電場線的關(guān)系，了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系。

（二）過程與方法

通過與前面知識的結(jié)合，理解電勢能與靜電力做的功的關(guān)系，從而更好的了解電勢能和電勢的概念。

（三）情感態(tài)度與價值觀

嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題，增強(qiáng)科學(xué)探究的價值觀。

重點(diǎn)：理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。難點(diǎn)：掌握電勢能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問題。教學(xué)過程：

（一）復(fù)習(xí)前面相關(guān)知識

1．靜電力、電場強(qiáng)度概念，指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場，從本節(jié)起將從能量的角度研究電場。

2．復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系。

從靜電力做功使試探電荷獲得動能入手，提出問題：是什么能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動能？引入新課。

（二）進(jìn)行新課

1．靜電力做功的特點(diǎn)

結(jié)合課本圖1。4-1（右圖）分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場中沿不同路徑從A運(yùn)動到B電場力做功的情況。

q沿直線從A到B q沿折線從A到M、再從M到B q沿任意曲線線A到B 結(jié)果都一樣即：W=qELAM =qELABcos? 【結(jié)論】：在任何電場中，靜電力移動電荷所做的功，只與始末兩點(diǎn)的位置有關(guān)，而與電荷的運(yùn)動路徑無關(guān)。

與重力做功類比，引出： 2．電勢能

電勢能：由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。

靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：

第1頁（共3頁）馬洪旭新課標(biāo)精品教案系列-選修3-1 靜電力做的功等于電勢能的變化量。寫成式子為：WAB?EPA?EPB

注意：

①．電場力做正功，電荷的電勢能減小；電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加

②．電場力力做多少功，電勢能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢能與動能相互轉(zhuǎn)化，而它們的總量保持不變。

③．在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正，負(fù)電荷在任 一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù)。

在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù)，負(fù)電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正。

④．求電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢能

電荷在電場中某一點(diǎn)A具有的電勢能EP等于將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到電勢零點(diǎn)電場力所做的功W的。即EP=W ⑤．求電荷在電場中A、B兩點(diǎn)具有的電勢能高低

將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場力做功情況判斷，電場力做正功，電勢能減小，電荷在A點(diǎn)電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能，反之電場力做負(fù)功，電勢能增加，電荷在B點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能。

⑥電勢能零點(diǎn)的規(guī)定

若要確定電荷在電場中的電勢能，應(yīng)先規(guī)定電場中電勢能的零位置。關(guān)于電勢能零點(diǎn)的規(guī)定：P19（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）

所以：電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動到零電勢能位置時電場力所有做的功。如上式若取B為電勢能零點(diǎn)，則A點(diǎn)的電勢能為：

EPA?WAB?qELAB

舉例分析：對圖1。4-1中的各量附與一定的數(shù)值，后讓學(xué)生計算。（1課時）3．電勢---表征電場性質(zhì)的重要物理量度

通過研究電荷在電場中電勢能與它的電荷量的比值得出。參閱P20圖1。4--3（1）定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢。用?表示。標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。

（2）公式：??Epq（與試探電荷無關(guān)）

（3）單位：伏特（V）

（4）電勢與電場線的關(guān)系：電勢順線降低。（電場線指向電勢降低的方向）

（5）零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點(diǎn)的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇．（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）

◎讓學(xué)生思考和討論P(yáng)21問題。◎引導(dǎo)學(xué)生分析問題與練習(xí)3、4 4．等勢面

⑴．定義：電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面

第2頁（共3頁）馬洪旭新課標(biāo)精品教案系列-選修3-1 ⑵．等勢面的性質(zhì)：

①．在同一等勢面上各點(diǎn)電勢相等，所以在同一等勢面上移動電荷，電場力不做功 ②．電場線跟等勢面一定垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。③．等勢面越密，電場強(qiáng)度越大 ④．等勢面不相交，不相切

⑶．等勢面的用途：由等勢面描繪電場線。⑷．幾種電場的電場線及等勢面 注意：①等量同種電荷連線和中線上 連線上：中點(diǎn)電勢最小

中線上：由中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)電勢逐漸減小，無窮遠(yuǎn)電勢為零。②等量異種電荷連線上和中線上

連線上：由正電荷到負(fù)電荷電勢逐漸減小。中線上：各點(diǎn)電勢相等且都等于零。◎引導(dǎo)學(xué)生分析問題與練習(xí)7。

（三）小結(jié)：對本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)進(jìn)行概括。

（四）鞏固新課

1．引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)其他題目。2．閱讀教材內(nèi)容 教后記：

1、電勢能、電勢、等勢面都是非常抽象的概念，上課前就準(zhǔn)備用類比法（重力勢能、高度、等高線）幫助學(xué)生理解，在課上取得了一定效果，但時間安排上又出了問題，以后需要兩節(jié)課來解決這些問題。學(xué)生對于電勢和電勢能的相對性的理解有障礙。

對于正電荷、負(fù)電荷在電勢大于0和小于0的地方具有的電勢能關(guān)系判斷不夠嫻熟。

2、3、第3頁（共3頁）

第四篇：人教版3-1教案：1.4電勢能和電勢（精選）

第四節(jié)

電勢能和電勢

【教學(xué)目標(biāo)】

1．知識與技能

（1）理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關(guān)系。（2）理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。（3）明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關(guān)系。

（4）了解電勢與電場線的關(guān)系，了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系。2．過程與方法

（1）通過與前面知識的結(jié)合，理解電勢能與靜電力做的功的關(guān)系，從而更好的了解電勢能和電勢的概念。

（2）培養(yǎng)對知識的類比能力，以及對問題的分析、推理能力。

（3）通過學(xué)生的理論探究，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力。

3．情感、態(tài)度與價值觀

（1）嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)、生活相關(guān)的實(shí)際問題，增強(qiáng)科學(xué)探究的價值觀。利用知識類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識和對科學(xué)的求知欲。

（2）利用等勢面圖像的對稱美，形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅，自己畫圖，在學(xué)習(xí)知識的同時提高對美的感受力和鑒別力。

（3）在研究問題時，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法。【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

1．重點(diǎn)

理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。2．難點(diǎn)

掌握電勢能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問題。【教學(xué)方法】 類比探究、分析歸納、討論分析、應(yīng)用舉例、多媒體課件

【教學(xué)過程】

復(fù)習(xí)前面相關(guān)知識。

1．靜電力，電場強(qiáng)度概念，指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場，從本節(jié)起將從能量的角度研究電場。

2．復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系：如圖所示從靜電場中靜電力做功使試探電荷獲得動能入手，提出問題：是什么轉(zhuǎn)化為試探電荷的動能？

一、靜電力做功的特點(diǎn)

結(jié)合課本圖1。4-1（右圖）分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場中沿不同路徑從A運(yùn)動到B電場力做功的情況。

（1）q沿直線從A到B（2）q沿折線從A到M、再從M到B（3）q沿任意曲線線A到B 結(jié)果都一樣即：W=qELAM =qELABcos?

與重力做功類比，引出結(jié)論：靜電力做的功只與電荷的起始位置和終點(diǎn)位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。

拓展：該特點(diǎn)對于非勻強(qiáng)電場中也是成立的。

二、電勢能

尋找類比點(diǎn)：力做功只與物體位置有關(guān)，而與運(yùn)動路徑無關(guān)的事例在物理中有哪些呢？屬于什么能？

（移動物體時重力做的功與路徑無關(guān)同一物體在地面附近的同一位置才具有確定的重力勢能。）

思考：靜電力做功也與路徑無關(guān)，是否隸屬勢能？我們可以給它一個物理名稱嗎？ 1．電勢能：由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能我們叫做電勢能。電勢能用Ep表示。

【思考與討論】 如果做功與路徑有關(guān)，那能否建立電勢能的概念呢？ 2．討論：靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系

通過知識的類比，讓學(xué)生能從中感受到新知識的得出也可以通過已有獲取。靜電力做的功等于電勢能的變化。功是能量變化的量度。

電場力做多少功，電勢能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢能與動能相互轉(zhuǎn)化，而他們總量保持不變。

WAB＝－（EpB－EpA）＝EpA－EP

【思考討論】對不同的電荷從A運(yùn)動到B的過程中，電勢能的變化情況：

正電荷從A運(yùn)動到B做正功，即有WAB>0，則EpA>EpB，電勢能減少。（1）正電荷順著電場線的方向其電勢能逐漸減少。

負(fù)電荷從A運(yùn)動到B做正功，即有WAB<0，則EpA>EpB，電勢能增加。（2）負(fù)電荷順著電場線的方向其電勢能逐漸降低。對此分析得出：電勢能為系統(tǒng)所有，與重力勢能相類似。3．求電荷在某點(diǎn)處具有的電勢能

問題討論：在上面討論的問題中，請分析求出A點(diǎn)的電勢能為多少？ 學(xué)生思考后無法直接求出，不妨就此激勵學(xué)生，并提出類比方法。類比分析：如何求出A點(diǎn)的重力勢能呢？進(jìn)而聯(lián)系到電勢能的求法。

則 EpA＝WAB（以B為電勢能零點(diǎn)）

電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動到零勢能位置撕所做的功。4．零勢能面的選擇

通常把電荷離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零。

拓展：求電荷在電場中A、B兩點(diǎn)具有的電勢能高低。將電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，根據(jù)靜電力做功情況判斷。

若靜電力做功為正功，電勢能減少，電荷在A點(diǎn)電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能。反之靜電力做負(fù)功，電勢能增加，電荷在A點(diǎn)電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能

弄清正、負(fù)電荷在電場中電勢能的不同特點(diǎn)，判斷其做功特點(diǎn)再進(jìn)行判斷。通過對不同內(nèi)容的拓展，引導(dǎo)學(xué)生能通過自己對不同事例的分析，知道對問題考慮的全面性有所了解，同時能正確認(rèn)識到在分析問題時還應(yīng)該思考問題的不同側(cè)面，達(dá)到對問題的全面解決。提高思維的深度和發(fā)散能力，達(dá)到對物理學(xué)習(xí)全面化的探究要求。

當(dāng)堂練習(xí)：

1、將帶電量為6×10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場力做了3×10-5J的功，再從B移到C，電場力做了1.2×10-5J的功，則

（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？

（2）如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？

2、一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時，電場力做了5×10－6J的功，那么（）A．電荷在B處時將具有5×10－6J 的電勢能 B．電荷在B處將具有5×10－6J 的動能 C．電荷的電勢能減少了5×10－6J D．電荷的動能增加了5×10－6J

3、如圖1所示，a、b為某電場線上的兩點(diǎn)，那么以下的結(jié)論正確的是（）

A．把正電荷從a移到b，電場力做正功，電荷的電勢能減少 B．把正電荷從a移到b，電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加

C．把負(fù)電荷從a移到b，電場力做正功，電荷的電勢能增加 D． 從a到b電勢逐漸降低

三、電勢：

通過研究電荷在電場中電勢能與它的電荷量的比值得出。參閱P20圖1。4--3（1）定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢。用?表示。標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。

??（2）公式：Epq（與試探電荷無關(guān)）

（3）單位：伏特（V）（4）電勢與電場線的關(guān)系：

電場線指向電勢降低的方向。

電勢順線降低；順著電場線方向，電勢越來越低。

與電勢能相似，我們知道Ep有零勢能面，因此電勢也具有相對性。

引導(dǎo)學(xué)生得出：應(yīng)該先規(guī)定電場中某處的電勢為零，然后才能確定電場中其他各點(diǎn)的電勢。

（5）零電勢位置的規(guī)定：

電場中某一點(diǎn)的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇。因此電勢有正負(fù)之分，是由于其零電勢的選擇決定。通常以大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零。

與零電勢能的位置規(guī)定是否有相似之處呢？ 思考與討論：

參看書上的問題進(jìn)行思考與討論，然后思考若是q當(dāng)做負(fù)電荷來進(jìn)行研究，其結(jié)果是否一樣呢？

四、等勢面

在地理課上常用等高線來表示地勢的高低。今天我們學(xué)習(xí)了電勢的知識后，那我們可以用什么來表示電勢的高低呢？

學(xué)生：在電場中常用等勢面來表示電勢的高低。1．等勢面：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。

尋找等勢面：找正點(diǎn)電荷和帶電平行金屬板中的等勢面。

觀看掛圖，從中尋找不同電場中等勢面的不同和相同點(diǎn)，進(jìn)行合理猜想。2．等勢面與電場線的關(guān)系

⑴在同一等勢面上各點(diǎn)電勢相等，所以在同一等勢面上移動電荷，靜電力不做功。WAB＝EpA－EPb＝qφA－qφB＝0

討論：什么情況下會出現(xiàn)力做功為零的情況？ 引導(dǎo)分析得出：F⊥v ⑵電場線跟等勢面一定垂直，即跟電場強(qiáng)度的方向垂直。引導(dǎo)學(xué)生用反證法達(dá)到證明的目的，加深對知識點(diǎn)的應(yīng)用。而沿著電場線的方向，電勢越來越低。

歸納總結(jié)可得出：電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。若兩個相鄰的等勢面間的電勢之差是相等的，則能得到書上圖1．4－5的圖形。觀看圖形或掛圖，結(jié)合電場線的特點(diǎn)，可得出結(jié)論。

⑶等勢面越密，電場強(qiáng)度越大。⑷等勢面不相交、不相切。

3．應(yīng)用等勢面：由等勢面描繪電場線

方法：先測繪出等勢面的形狀和分布，再根據(jù)電場線與等勢面的關(guān)系，繪出電場線的分布，于是我們就知道電場的情況了。當(dāng)堂練習(xí)：

4、有關(guān)電場中某點(diǎn)的電勢，下列說法中正確的是（）A、由放在該點(diǎn)的電荷所具有的電勢能的多少決定 B、由放在該點(diǎn)的電荷的電量多少來決定 C、與放在該點(diǎn)的電荷的正負(fù)有關(guān)

D、是電場本身的屬性，與放入該點(diǎn)的電荷情況無關(guān)

5、關(guān)于等勢面正確的說法是（）

A．電荷在等勢面上移動時不受電場力作用，所以不做功 B．等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等 C．等勢面一定跟電場線垂直 D．兩等勢面不能相交

6、一個點(diǎn)電荷，從靜電場中的a點(diǎn)移至b點(diǎn)，其電勢能的變化為零，則（）A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)一定相等 B．該電荷一定沿等勢面移動

C．作用于該點(diǎn)電荷的電場力與其移動方向總是垂直的 D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢相等

7、在勻強(qiáng)電場中有a、b、c三點(diǎn)，位置關(guān)系如圖所示，其中ab=√3 cm，bc=1cm已知電場線與abc三點(diǎn)所在的平面平行,若將電量為-2×10－８C的點(diǎn)電荷從a 移到b，電場力不做功，而把該電荷從a移到c，電場力做功為1.8×10－７J(1)畫出通過 a、b、c 三點(diǎn)的電場線(2)求該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度

 布置作業(yè)：P22 1、2、3、7

第五篇：電勢 電勢差 教案

電勢 電勢差

師：張艷紅

教學(xué)目標(biāo)

1.理解電場能的性質(zhì)，知道電場力做功的特點(diǎn)，知道電場力做功與電勢能的變化關(guān)系；

2.理解電勢差的定義式及其物理意義，理解電勢的物理意義，會比較電場中兩點(diǎn)電勢的高低，會求解電勢差； 3.理解勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系式E?U d重點(diǎn)：能區(qū)分電勢與電勢差，理解電場力做功的特點(diǎn)以及電場力做功與電勢能的變化之間的關(guān)系.難點(diǎn)：會處理電勢差與能量的綜合運(yùn)用問題

知識梳理

一、電勢能

1.定義：由電荷在電場中的相對位置決定的能量叫電勢能。

注：電勢能實(shí)際應(yīng)用不大，常實(shí)際應(yīng)用的是電勢能的變化。2.說明

（1）電荷在電場中每一個位置都有一定的電勢能，電勢能的大小與電荷所在的位置有關(guān)

（3）電勢能的大小具有相對性，電荷在電場中電勢能的數(shù)值與選定的零電勢能位置有關(guān)，通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢能和零點(diǎn)。而電勢能的變化是絕對的，與零電勢能位置的選擇無關(guān)

（4）電勢能有正負(fù)，電勢能為正時表示電勢能比參考點(diǎn)的電勢能大，電勢能為負(fù)時表示電勢能比參考點(diǎn)的電勢能小。

（5）電勢能是屬于電荷和電場所共有，沒有電場的存在，就沒有電勢能，僅有電場的存在，而沒有電荷時也沒有電勢能。

（6）電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢能為零處(電勢為零處)電場力所做的功，則有Ep?W?qU?q?

（7）電荷電勢能的變化僅由電場力對電荷做功引起，與其他力對電荷做功無關(guān)

（8）電勢能的單位，焦?fàn)朖還有電子伏，符號為eV，定義為在真空中，1個電子通過1伏電位差的空間所能獲得的能量。為我國法定計量單位。1電子伏=1.602×10-19焦。常用千電子伏及兆電子伏。3.電場力做功與電勢能

電勢能的變化：當(dāng)運(yùn)動方向與電場力方向的夾角為銳角時，電場力做正功，電勢能減少，當(dāng)電荷運(yùn)動方向與電場力方向夾角為鈍角時，電場力做負(fù)功，電勢能增加。電勢能變化的數(shù)值等于電場力對電荷做功的數(shù)值，這常是判斷電荷電勢能如何變化的依據(jù)。

類比：重力勢能變化：重力做正功重力勢能減少；重力做負(fù)功重力勢能增加．

電場力做功：由電荷的正負(fù)和移動的方向去判斷(4種情況)?功的正負(fù)?電勢能的變化（重點(diǎn)和難點(diǎn)知識）（上課時一定要搞清楚的，否則對以后的學(xué)習(xí)帶來困難）

二、電勢 1.定義：

如果在電場中選一個參考點(diǎn)(零電勢點(diǎn))，那么電場中某點(diǎn)跟參考點(diǎn)間的電勢差，就叫做該點(diǎn)的電勢。電場中某點(diǎn)的電勢在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動到參考點(diǎn)(零電勢點(diǎn))時，電場力所做的功。電勢的單位：伏特（V）2.說明：

（1）電勢是標(biāo)量，有正負(fù)，無方向，只表示相對零勢點(diǎn)比較的結(jié)果。（2）電勢是電場本身具有的屬性，與試探電荷無關(guān)。

（3）沿著電場線的方向，電勢越來越低（最快），逆著電場線的方向，電勢越來越高，電勢降低的方向不一定就是電場線的方向。（4）電勢與場強(qiáng)沒有直接關(guān)系：電勢高的地方，場強(qiáng)不一定大；場強(qiáng)大的地方，電勢不一定高。（5）電勢是標(biāo)量，沒有方向，但有正負(fù)之分，比零電勢點(diǎn)高為正，比零電勢為低為負(fù)。（6）電勢的值與零電勢的選取有關(guān)

零電勢點(diǎn)可以自由選取，通常取離電場無窮遠(yuǎn)處電勢為零，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢為零

（7）如果取無窮遠(yuǎn)電勢為零，正電荷形成的電場中各點(diǎn)的電勢均為正值，負(fù)電荷形成的電場中各點(diǎn)的電勢均為負(fù)值。

（8）當(dāng)存在幾個“場源”時，某處合電場的電勢等于各“場源”的電場在經(jīng)處的電勢的代數(shù)和（9）點(diǎn)電荷電場的電勢

在一個點(diǎn)電荷q所形成的電場中，若取無限遠(yuǎn)處的電勢為零，則在距此點(diǎn)電荷距離為r的地方的電勢為??k（10）均勻帶電球電場的電勢

對于一個均勻帶電球面所形成的電場，若球半徑為R，帶電量為q，則在球外的任意與球心相距為r的點(diǎn)的電勢為U?kq rqq，而其球面上和球面內(nèi)任一點(diǎn)的電勢都是U?k rR

三、電勢差：

1.定義：電荷q在電場中由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時，電場力所做的功WAB跟它的電荷量q的比值，叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢差。2.定義式：UAB?WABq，單位：V=J/C 3.物理意義：電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB在數(shù)值上等于單位正電荷從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)過程中電場力所做的功WAB。

4.單位：伏特，符號是V。

5.說明： 電勢差是標(biāo)量，有正負(fù)，無方向。A、B間電勢差UAB??B??A，顯然UAB??UBA電勢差的值與零電勢的選取無關(guān)。

注：電勢差很類似于重力場中的高度差．物體從重力場中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)，重力做的功跟其重量的比值叫做這兩點(diǎn)的高度差h＝W/G．

四、等勢面

1.定義：一般說來，電場中各點(diǎn)的電勢不同，但電場中也有許多點(diǎn)的電勢相等。我們把電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面。2.等勢面的特點(diǎn)：

（1）在同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間(不論方式如何，只要起終點(diǎn)在同一等勢面上)移動電荷，電場力不做功。因?yàn)榈葎菝嫔细鼽c(diǎn)電勢相等，電荷在同一等勢面上各點(diǎn)具有相同的電勢能，所以在同一等勢面上移動電荷電勢能不變，即電場力不做功

（2）等勢面一定跟電場線垂直，即跟場強(qiáng)的方向垂直。

假如不是這樣，場強(qiáng)就有一個沿著等勢面的分量，這樣在等勢面上移動電荷時電場力就要做功。但這是不可能的，因?yàn)樵诘葎菝嫔细鼽c(diǎn)電勢相等，沿著等勢面移動電荷時電場力是不做功的，所以場強(qiáng)一定跟等勢面垂直。（3）沿著電場線方向電勢越來越低。

可見，電場線不但與等勢面垂直，而且由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。（4）導(dǎo)體處于靜電平衡時，整個導(dǎo)體是一個等勢體，導(dǎo)體表面是一個等勢面。(后面將學(xué)到)（5）不同的等勢面是不會相交的，也不能相切。

因?yàn)殡妶鼍€總跟等勢面垂直，如果等勢面相交，則交線處同一點(diǎn)的電場線方向就有兩個，從而場強(qiáng)方向就不唯 一，這是不可能的；如果等勢面相切，則在相切處等勢面“密度”為無窮大，這也是不可能的（6）等差等勢面的疏密表示電場的強(qiáng)弱

等差等勢面密的地方場強(qiáng)大，等差等勢面疏的地方場強(qiáng)弱。

五、電場強(qiáng)度和電勢差的關(guān)系 1.關(guān)系E?U

d2.上式只適用于勻強(qiáng)電場，它表明在電場當(dāng)中，場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿電場強(qiáng)度方向每單位距離上的電勢差。

題型講解

1.電勢和電勢差

（1）如圖(a）所示，AB是某電場中的一條電場線．若有一電子以某一初速度并且僅在電場力的作用下，沿AB由點(diǎn)A運(yùn)動到點(diǎn)B，其速度圖象如圖(b)所示．下列關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電勢?和電場強(qiáng)度E大小的判斷正確的是（）

A.EA?EB

B.EA?EB

C.?A??B

D.?A??B

（2）如圖所示，實(shí)線為電場線，虛線為等勢線，且AB=BC，電場中的A、B、C三點(diǎn)的場強(qiáng)分別為EA、EB、EC，電勢分別為?A、?B、?C，AB、BC間的電勢差分別為UAB、UBC，則下列關(guān)系中正確的有()A.?A＞?B＞?C B.EC＞EB＞EA

C.UAB＜UBC

D.UAB＝UBC 2.等勢面和電場線

如圖所示，平行直線AA?、BB?、CC?、DD?、EE?，分別表示電勢為-4 V、-2 V、0、2 V、4 V的等勢線，若AB=BC=CD= DE= 2 cm，且與直線MN成300角，則（）

A．該電場是勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向垂直于AA?，且左斜下 B．該電場是勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E=2 V/m C．該電場是勻強(qiáng)電場，距C點(diǎn)距離為2 cm的所有點(diǎn)中，最高電勢為4V，最低電勢為-4V D．該電場可能不是勻強(qiáng)電場，E=U/d不適用

－ 3.電場力做功與電勢能變化之間的關(guān)系如圖所示，把電量為－5×109C的電荷，從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢能＿＿＿（選填“增大”、“減小”或“不變”）；若A點(diǎn)的電勢UA＝15V，B點(diǎn)的電勢UB＝10V，則此過程中電場力做的功為＿＿＿＿J.