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2019-2020年高二物理一輪復(fù)習(xí) 3-1 1.4《電勢(shì)能和電勢(shì)》教學(xué)案
一【教材分析】
本節(jié)內(nèi)容為物理選修3-1中第一章靜電場(chǎng)中第四節(jié)的教學(xué)內(nèi)容,它處在電場(chǎng)強(qiáng)度之后,位于電勢(shì)差之前,起到承上啟下的作用。它是課程教學(xué)中利用物理思維方法較多的一堂課,尤其是用類比的方法達(dá)到對(duì)新知識(shí)的探究,同時(shí)讓學(xué)生就具體的物理知識(shí)遷 移埋下思維鋪墊。教材從電場(chǎng)對(duì)電荷做功的角度出發(fā),推知在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功與移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)。進(jìn)而指出這個(gè)結(jié)論對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)也是適用的,并與重力勢(shì)能類比,說明電荷在電場(chǎng)中也是具有電勢(shì)能。電場(chǎng)力做功的過程就是電勢(shì)能的變化量,而不能決定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的數(shù)值,因此有必要規(guī)定電勢(shì)能零點(diǎn)。對(duì)學(xué)生能力的提高和對(duì)知識(shí)的遷移、靈活運(yùn)用給予了思維上的指導(dǎo)作用。
二【教學(xué)目標(biāo)】
1.知識(shí)與技能
理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢(shì)能的概念、電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功的關(guān)系。
理解電勢(shì)的概念,知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量。
明確電勢(shì)能、電勢(shì)、靜電力的功、電勢(shì)能的關(guān)系。
了解電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系,了解等勢(shì)面的意義及與電場(chǎng)線的關(guān)系。
2.過程與方法
通過與前面知識(shí)的結(jié)合,理解電勢(shì)能與靜電力做的功的關(guān)系,從而更好的了解電勢(shì)能和電勢(shì)的概念。
培養(yǎng)對(duì)知識(shí)的類比能力,以及對(duì)問題的分析、推理能力。
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(jià)值觀
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(jià)值觀。利用知識(shí)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(shí)和對(duì)科學(xué)的求知欲。
利用等勢(shì)面圖象的對(duì)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(shí)的同時(shí)提高對(duì)美的感受力和鑒別力。
在研究問題時(shí),要培養(yǎng)突出主要矛盾,忽略次要因素的思維方法。
三【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】
1.重點(diǎn)
理解掌握電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面的概念及意義。
2.難點(diǎn)
掌握電勢(shì)能與做功的關(guān)系,并能用此解決相關(guān)問題。
四【學(xué)情分析】
通過對(duì)必修內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)功的計(jì)算,重力做功的特點(diǎn),重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系,能量守恒定律等內(nèi)容已相當(dāng)熟悉,具備了學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的知識(shí)前提,但建立起電勢(shì)能的概念對(duì)學(xué)生來說相對(duì)比較困難的,因?yàn)殡妶?chǎng)的概念特別抽象,特別是從力與能量兩條線上同時(shí)研究電場(chǎng),讓學(xué)生感到有點(diǎn)“力不從心” ,知識(shí)遷移及靈活運(yùn)用是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中要跨越的一個(gè)臺(tái)階
五【教學(xué)方法】 理論、類比探究、分析歸納、討論分析、應(yīng)用舉例、體驗(yàn)探究
六【課前準(zhǔn)備】 掛圖
七【課時(shí)安排】 2課時(shí)
八【教學(xué)過程】
(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
1.靜電力,電場(chǎng)強(qiáng)度概念,指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場(chǎng),從本節(jié)起將從能量的角度研究電場(chǎng)。
2.復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系:如圖所示從靜電場(chǎng)中靜電力做功使試探電荷獲得動(dòng)能入手,提出問題:是什么轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能?
(二)情景引入、展示目標(biāo)。
第四節(jié)、電勢(shì)能和電勢(shì)
一、靜電力做功的特點(diǎn)
讓試探電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿幾條不同路徑從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),我們來計(jì)算這幾種情況下靜電力對(duì)電荷所做的功。
W=F|AB|=qE|AB| W=F|AB|cosθ=qE|AB| W=W1+W2+W3+……
其中F=qE|AM|
分析三種情況下的做功的數(shù)據(jù)結(jié)果,結(jié)合具體的問題情景,從中找到共同點(diǎn)和不同點(diǎn),聯(lián)系前面所學(xué)的知識(shí),歸納得出相關(guān)的物理知識(shí)。從中發(fā)現(xiàn)問題和知識(shí)結(jié)論。
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(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)中也是成立的。
二、電勢(shì)能
尋找類比點(diǎn):力做功只與物體位置有關(guān),而與運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)的事例在物理中有哪些呢?屬于什么能?
(移動(dòng)物體時(shí)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(shì)能。)
思考:靜電力做功也與路徑無關(guān),是否隸屬勢(shì)能?我們可以給它一個(gè)物理名稱嗎?
1.電勢(shì)能:由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無關(guān),電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能,這種勢(shì)能我們叫做電勢(shì)能。電勢(shì)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(shì)能的概念呢?
2.討論:靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系
通過知識(shí)的類比,讓學(xué)生能從中感受到新知識(shí)的得出也可以通過已有獲取。
靜電力做的功等于電勢(shì)能的變化。
功是能量變化的量度。
電場(chǎng)力做多少功,電勢(shì)能就變化多少,在只受電場(chǎng)力作用下,電勢(shì)能與動(dòng)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(duì)不同的電荷從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,電勢(shì)能的變化情況:
正電荷從A運(yùn)動(dòng)到B做正功,即有WAB>0,則EpA>EpB,電勢(shì)能減少。
●正電荷順著電場(chǎng)線的方向其電勢(shì)能逐漸減少。
負(fù)電荷從A運(yùn)動(dòng)到B做正功,即有WAB<0,則EpA>EpB,電勢(shì)能增加。
●負(fù)電荷順著電場(chǎng)線的方向其電勢(shì)能逐漸降低。
對(duì)此分析得出:電勢(shì)能為系統(tǒng)所有,與重力勢(shì)能相類似。
3.求電荷在某點(diǎn)處具有的電勢(shì)能
問題討論:在上面討論的問題中,請(qǐng)分析求出A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少?
學(xué)生思考后無法直接求出,不妨就此激勵(lì)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(shì)能呢?進(jìn)而聯(lián)系到電勢(shì)能的求法。
則 EpA=WAB (以B為電勢(shì)能零點(diǎn))
電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置撕所做的功。
4.零勢(shì)能面的選擇
通常把電荷離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零。
拓展:求電荷在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能高低。
將電荷由A點(diǎn)移動(dòng)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(shì)能減少,電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能。反之靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能
弄清正、負(fù)電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)能的不同特點(diǎn),判斷其做功特點(diǎn)再進(jìn)行判斷。
通過對(duì)不同內(nèi)容的拓展,引導(dǎo)學(xué)生能通過自己對(duì)不同事例的分析,知道對(duì)問題考慮的全面性有所了解,同時(shí)能正確認(rèn)識(shí)到在分析問題時(shí)還應(yīng)該思考問題的不同側(cè)面,達(dá)到對(duì)問題的全面解決。提高思維的深度和發(fā)散能力,達(dá)到對(duì)物理學(xué)習(xí)全面化的探究要求。
三、電勢(shì)
我們通過靜電力的研究認(rèn)識(shí)了電場(chǎng)強(qiáng)度,現(xiàn)在要通過電勢(shì)能的研究來認(rèn)識(shí)另一個(gè)物理量──電勢(shì)。它同樣是表征電場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量度。
通過類比可見,若用左圖中的Ep/m,或右圖中的Ep/q,它們的值是相同的。
如何來表征這個(gè)相同的量呢?
讓學(xué)生很快能想到用比值定義法來定義物理量,對(duì)知識(shí)活學(xué)活用。
上面討論的是特殊情況,下面我們來討論一般情況:(如圖)
EpA=qE場(chǎng)Lcosθ
可見,EpA與q成正比,即電勢(shì)能跟電荷量的比值EpA/q都是相同的。對(duì)電場(chǎng)中不同位置,由于L與θ可以不同,所以這個(gè)比值一般是不同的。
電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值,是由電場(chǎng)中這點(diǎn)的位置決定的,跟試探電荷本身無關(guān)。
得出結(jié)論后,引導(dǎo)學(xué)生類比電場(chǎng)的得來過程,提出新的物理量──電勢(shì)。
1.定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與他的電荷量的比值,叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。用φ表示。 表達(dá)式:φ=Ep/q (與試探電荷無關(guān))
2.電勢(shì)是標(biāo)量,它只有大小沒有方向,但有正負(fù)。
3.單位:伏特(V) 1V=1J/C
物理意義:電荷量為1C的電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能是1J,則該點(diǎn)的電勢(shì)就是1V。
以上結(jié)論由學(xué)生得出,自己能用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡單的描敘,培養(yǎng)相關(guān)應(yīng)用歸納知識(shí)的能力。
(三)合作探究、精講點(diǎn)播思索:
如何來判斷電勢(shì)的高低呢?
讓學(xué)生明白:根據(jù)靜電力做功的正負(fù),判斷電勢(shì)能的變化,進(jìn)而判定電勢(shì)的高低。現(xiàn)通過具體情景來進(jìn)行分析。
4.電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向。
電勢(shì)順線降低;順著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)越來越低。
與電勢(shì)能相似,我們知道Ep有零勢(shì)能面,因此電勢(shì)也具有相對(duì)性。
引導(dǎo)學(xué)生得出:應(yīng)該先規(guī)定電場(chǎng)中某處的電勢(shì)為零,然后才能確定電場(chǎng)中其他各點(diǎn)的電勢(shì)。
5.零電勢(shì)位置的規(guī)定:電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)的數(shù)值與零電勢(shì)的選擇有關(guān),即電勢(shì)的數(shù)值決定于零電勢(shì)的選擇。因此電勢(shì)有正負(fù)之分,是由于其零電勢(shì)的選擇決定。
通常以大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零。
與零電勢(shì)能的位置規(guī)定是否有相似之處呢?
與知識(shí)進(jìn)行類比,從前面的結(jié)論中領(lǐng)會(huì)到知識(shí)的相通性,能對(duì)知識(shí)進(jìn)行類比應(yīng)用。
(四)反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)
【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(shì)面
在地理課上常用等高線來表示地勢(shì)的高低。今天我們學(xué)習(xí)了電勢(shì)的知識(shí)后,那我們可以用什么來表示電勢(shì)的高低呢?
學(xué)生:在電場(chǎng)中常用等勢(shì)面來表示電勢(shì)的高低。
1.等勢(shì)面:電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。
【體驗(yàn)性實(shí)踐】尋找等勢(shì)面:找正點(diǎn)電荷和帶電平行金屬板中的等勢(shì)面。
通過體驗(yàn)性實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生明白到如何去尋找等勢(shì)面,達(dá)到對(duì)后續(xù)結(jié)論探究創(chuàng)設(shè)前置氛圍。
觀看掛圖,從中尋找不同電場(chǎng)中等勢(shì)面的不同和相同點(diǎn),進(jìn)行合理猜想。
2.等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系
⑴在同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等,所以在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷,靜電力不做功。
WAB=EpA-EPb=qφA-qφB=0
討論:什么情況下會(huì)出現(xiàn)力做功為零的情況?
引導(dǎo)分析得出:F⊥v
⑵電場(chǎng)線跟等勢(shì)面一定垂直,即跟電場(chǎng)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(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用。
而沿著電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)越來越低。
歸納總結(jié)可得出:電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直,并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。
若兩個(gè)相鄰的等勢(shì)面間的電勢(shì)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(chǎng)線的特點(diǎn),可得出結(jié)論。
⑶等勢(shì)面越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大。
⑷等勢(shì)面不相交、不相切。
3.應(yīng)用等勢(shì)面:由等勢(shì)面描繪電場(chǎng)線
方法:先測(cè)繪出等勢(shì)面的形狀和分布,再根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系,繪出電場(chǎng)線的分布,于是我們就知道電場(chǎng)的情況了。
【體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)】測(cè)繪兩個(gè)異種點(diǎn)電荷的靜電場(chǎng)分布。
加強(qiáng)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué),讓學(xué)生形成深刻印象,達(dá)到對(duì)知識(shí)應(yīng)用能力的提高。
九【板書設(shè)計(jì)】
第四節(jié)、電勢(shì)能和電勢(shì)
一、靜電力做功的特點(diǎn)
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)。
二、電勢(shì)能
1.電勢(shì)能:由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無關(guān),電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能,這種勢(shì)能我們叫做電勢(shì)能。電勢(shì)能用Ep表示。
2.討論:靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系
WAB= -(EpB-EpA)=EpA-EPB
3.求電荷在某點(diǎn)處具有的電勢(shì)能
4.零勢(shì)能面的選擇
三、電勢(shì)
1.定義:φ=EP/q
2.電勢(shì)是標(biāo)量,它只有大小沒有方向,但有正負(fù)。
3.電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向。電勢(shì)順線降低;順著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)越來越低。
4.零電勢(shì)位置的規(guī)定。
四、等勢(shì)面
1.等勢(shì)面:電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。
2.等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系
3.應(yīng)用等勢(shì)面:由等勢(shì)面描繪電場(chǎng)線
【體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)】測(cè)繪兩個(gè)異種點(diǎn)電荷的靜電場(chǎng)。
十【教學(xué)反思】
通過實(shí)踐教學(xué),重在讓學(xué)生有對(duì)比的觀點(diǎn)去學(xué)習(xí)物理知識(shí)。課中多次用到類比的物理思想,讓學(xué)生對(duì)知識(shí)有更多的牽連,能對(duì)前面的知識(shí)達(dá)到靈活的應(yīng)用,牽帶多種方法學(xué)習(xí)物理知識(shí),同時(shí)也反映出了選修3-1的設(shè)計(jì)思想。
學(xué)校:臨清三中 學(xué)科:物理 編寫人:高晶 審稿人:馬立震
電勢(shì)能和電勢(shì)學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
預(yù)習(xí)目標(biāo):
1、 理解電勢(shì)能、電勢(shì)的概念。
2、 能熟練應(yīng)用電勢(shì)能、電勢(shì)的有關(guān)知識(shí)分析解決實(shí)際問題。
預(yù)習(xí)內(nèi)容:
1、靜電力的功
W=F S =qES,S應(yīng)是沿電場(chǎng)線方向的位移,靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān),但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。
2、 電勢(shì)能
電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能。和重力勢(shì)能一樣要確定零勢(shì)能位置,通常把電荷
在離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零。比零電勢(shì)能高的電勢(shì)能為正,比零電勢(shì)能低的電勢(shì)能為負(fù)。
電勢(shì)能用Ep表示,單位:焦耳(J)
3、電勢(shì)能與靜電力做功的關(guān)系WAB=EPA—EPB,靜電力做正功電勢(shì)能減少,
靜電力做負(fù)功電勢(shì)能增加。
4、電勢(shì)
(1)電勢(shì)定義:φ=Ep/q。
(2)電勢(shì)是標(biāo)量,單位:伏特,簡稱伏,用V表示,1V=1J/C。
(3)在離場(chǎng)源無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0:正電荷電場(chǎng)中,處處電勢(shì)為正。負(fù)電荷電場(chǎng)中,處處電勢(shì)為負(fù)。
(4)沿電力線方向,電勢(shì)降低。
5、等勢(shì)面:電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面
(1)在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功,等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直。
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面是與電場(chǎng)線垂直的一族平面。
6、電勢(shì)能、電勢(shì)的大小、正負(fù)的判斷方法:
(1)根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷:離場(chǎng)源正電荷越近電勢(shì)越高,檢驗(yàn)正電荷(或負(fù)電荷)的電勢(shì)能越大(或越?。x場(chǎng)源負(fù)電荷越近電勢(shì)越低,檢驗(yàn)正電荷(或負(fù)電荷)的電勢(shì)能越?。ɑ蛟酱螅?
(2)根據(jù)電場(chǎng)線判斷:順著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低,檢驗(yàn)正電荷(或負(fù)電荷)的電勢(shì)能減少(或增加),逆著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)升高,檢驗(yàn)正電荷(或負(fù)電荷)的電勢(shì)能增加(或減少)。
(3)根據(jù)檢驗(yàn)電荷判斷:電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功時(shí),正電荷由高電勢(shì)(或電勢(shì)能大)的點(diǎn)移向低電勢(shì)(或電勢(shì)能小)的點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功時(shí),負(fù)電荷由低電勢(shì)(或電勢(shì)能大)的點(diǎn)移向高電勢(shì)(或電勢(shì)能?。┑狞c(diǎn)
提出疑惑:
課內(nèi)探究學(xué)案:
學(xué)習(xí)目標(biāo):
1理解電勢(shì)能、電勢(shì)的概念。
2能熟練應(yīng)用電勢(shì)能、電勢(shì)的有關(guān)知識(shí)分析解決實(shí)際問題
學(xué)習(xí)過程
1、靜電力的功
W=F S =qES,S應(yīng)是沿電場(chǎng)線方向的位移,靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān),但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。
3、 電勢(shì)能
電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能。和重力勢(shì)能一樣要確定零勢(shì)能位置,通常把電荷
在離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零。比零電勢(shì)能高的電勢(shì)能為正,比零電勢(shì)能低的電勢(shì)能為負(fù)。
電勢(shì)能用Ep表示,單位:焦耳(J)
3、電勢(shì)能與靜電力做功的關(guān)系WAB=EPA—EPB,靜電力做正功電勢(shì)能減少,
靜電力做負(fù)功電勢(shì)能增加。
4、電勢(shì)
(1)電勢(shì)定義:φ=Ep/q。
(2)電勢(shì)是標(biāo)量,單位:伏特,簡稱伏,用V表示,1V=1J/C。
(3)在離場(chǎng)源無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0:正電荷電場(chǎng)中,處處電勢(shì)為正。負(fù)電荷電場(chǎng)中,處處電勢(shì)為負(fù)。
(4)沿電力線方向,電勢(shì)降低。
5、等勢(shì)面:電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面
(1)在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功,等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直。
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面是與電場(chǎng)線垂直的一族平面。
6、電勢(shì)能、電勢(shì)的大小、正負(fù)的判斷方法:
(1)根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷:離場(chǎng)源正電荷越近電勢(shì)越高,檢驗(yàn)正電荷(或負(fù)電荷)的電勢(shì)能越大(或越小),離場(chǎng)源負(fù)電荷越近電勢(shì)越低,檢驗(yàn)正電荷(或負(fù)電荷)的電勢(shì)能越小(或越大)
(2)根據(jù)電場(chǎng)線判斷:順著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低,檢驗(yàn)正電荷(或負(fù)電荷)的電勢(shì)能減少(或增加),逆著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)升高,檢驗(yàn)正電荷(或負(fù)電荷)的電勢(shì)能增加(或減少)。
(3)根據(jù)檢驗(yàn)電荷判斷:電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功時(shí),正電荷由高電勢(shì)(或電勢(shì)能大)的點(diǎn)移向低電勢(shì)(或電勢(shì)能?。┑狞c(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功時(shí),負(fù)電荷由低電勢(shì)(或電勢(shì)能大)的點(diǎn)移向高電勢(shì)(或電勢(shì)能?。┑狞c(diǎn)
反思總結(jié):通過實(shí)踐教學(xué),重在讓學(xué)生有對(duì)比的觀點(diǎn)去學(xué)習(xí)物理知識(shí)。課中多次用到類比的物理思想,讓學(xué)生對(duì)知識(shí)有更多的牽連,能對(duì)前面的知識(shí)達(dá)到靈活的應(yīng)用,牽帶多種方法學(xué)習(xí)物理知識(shí),同時(shí)也反映出了選修3-1的設(shè)計(jì)思想。
當(dāng)堂檢測(cè)
1下列說法正確的是( )
A. 在電場(chǎng)中順著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力做功,電荷電勢(shì)能減少
B. 在電場(chǎng)中逆著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力做功,電荷電勢(shì)能減少
C. 在電場(chǎng)中順著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷,電場(chǎng)力做正功,電荷電勢(shì)能減少
D. 在電場(chǎng)中逆著電場(chǎng)線移動(dòng)負(fù)電荷,電場(chǎng)力做負(fù)功,電荷電勢(shì)能增加A
B
C
2如圖所示,A、B、C為電場(chǎng)中同一電場(chǎng)線上的三點(diǎn),設(shè)電荷在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用,則下列說法正確的是( )
A若在C點(diǎn)無初速釋放正電荷,電荷向B運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能減小
B若在C點(diǎn)無初速釋放正電荷,電荷向B運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能增大
C若在C點(diǎn)無初速釋放負(fù)電荷,電荷向A運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能增大
D若在C點(diǎn)無初速釋放負(fù)電荷,電荷向A運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能減小
3圖一表示等量異種電荷P和Q形成的電場(chǎng)內(nèi)的一簇等勢(shì)面,求
(1) P、Q各帶何種電荷?
(2) 把q=10-7C的正點(diǎn)電荷從A移到B,電場(chǎng)力做多少功?
(3) 把q從B移到C電場(chǎng)力做多少功?
(4) 把q從C移到A電場(chǎng)力做多少功?
(5) q從A出發(fā)經(jīng)過B和C回到A的過程中電場(chǎng)力對(duì)電荷做的總功為多少?
4如圖6,在點(diǎn)電荷+Q電場(chǎng)中,以+Q為球心的同一球面上有A、B、C三點(diǎn),把正檢驗(yàn)電荷從球內(nèi)P點(diǎn)移到A、B、C各點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力作功WPA、WPB、WPC的大小關(guān)系為________.
5如圖7,a、b、c、d為某電場(chǎng)中的等勢(shì)面,一帶正電粒子飛入電場(chǎng)后只在電場(chǎng)力作用下沿M點(diǎn)到N點(diǎn)的虛線運(yùn)動(dòng).由圖可知,四個(gè)等勢(shì)面電勢(shì)Ua、Ub、Uc、Ud由高到低的排列順序是_______,帶電粒子在M、N兩點(diǎn)中,電勢(shì)能較大的是_________點(diǎn).
6如圖3,絕緣光滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)為E.在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m、帶電+q的小球,由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng),下述說法正確的是( )
A.小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒
B.小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大
C.小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為(mg+Eq)
D.小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為3(mg-qE)
【課后練習(xí)與提高】
1、如圖所示,在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線上依次有A、B、C三點(diǎn),分別把+ q和- q的試驗(yàn)電荷依次放在三點(diǎn)上,關(guān)于它所具有的電勢(shì)能的正確說法是 ( )
A.放上+q時(shí),它們的電勢(shì)能EA>EB>EC
B.放上+q時(shí),它們的電勢(shì)能EA<EB<EC
C.放上-q時(shí),它們的電勢(shì)能EA>EB>EC
D.放上-q時(shí),它們的電勢(shì)能EA<EB<EC
2、一個(gè)點(diǎn)電荷,從靜電場(chǎng)的a點(diǎn)移到b點(diǎn),其電勢(shì)變化為零,則( )
A. a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定相等
B. 該點(diǎn)電荷一定沿等勢(shì)面移動(dòng)
C. 作用于該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)力與其移動(dòng)方向總是垂直的
D. a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)一定相等
3、如圖四所示,為電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線,一個(gè)點(diǎn)電荷由靜止開始,在電場(chǎng)力作用下,從A點(diǎn)移到B點(diǎn),下面論述正確的是( )
A. A處場(chǎng)強(qiáng)大于B處場(chǎng)強(qiáng);
B. 點(diǎn)電荷在A處電勢(shì)能大于在B處電勢(shì)能;
C. 點(diǎn)電荷帶負(fù)電;
D. 由A到B點(diǎn)電荷受到電場(chǎng)力越來越小。
4、在電場(chǎng)中,A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì),則( )
A.把負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力作負(fù)功
B.把負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力作正功
C.把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力作負(fù)功
D.把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力作正功
5、在靜電場(chǎng)中,關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)的說法正確的是( )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)一定高
B.電勢(shì)為零的地方場(chǎng)強(qiáng)也一定為零
C.場(chǎng)強(qiáng)為零的地方電勢(shì)也一定為零
D.場(chǎng)強(qiáng)大小相同的點(diǎn)電勢(shì)不一定相同
6、若帶正電的小球只受電場(chǎng)力的作用,則它在任意一段時(shí)間內(nèi)( )
A.一定沿著電場(chǎng)線由高電勢(shì)向低電勢(shì)運(yùn)動(dòng)
B.一定沿著電場(chǎng)線由低電勢(shì)向高電勢(shì)運(yùn)動(dòng)
C.不一定沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng),但一定由高電勢(shì)向低電勢(shì)運(yùn)動(dòng)
D.不一定沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng),也不一定由高電勢(shì)向低電勢(shì)運(yùn)動(dòng)
7、有一電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖1所示,場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電勢(shì)分別用EA、EB和UA、UB表示,則( )
A.EA>EB UA>UB
B.EA>EB UA<UB
C.EA<EB UA>UB
D.EA<EB UA<UB
8、如圖2,A、B為兩等量異號(hào)點(diǎn)電荷,A帶正電,B帶負(fù)電,在A、B連線上有a、b、c三點(diǎn),其中b為連線的中點(diǎn),ab=bc,則( )
A.a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同
B.a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的電勢(shì)相同
C.a(chǎn)、b間電勢(shì)差與b、c間電勢(shì)差相等
D.點(diǎn)電荷q沿A、B連線的中垂線移動(dòng),電場(chǎng)力不作功
9、在以點(diǎn)電荷為球心、r為半徑的球面上各點(diǎn)相同的物理量是( )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度 B.同一電荷所受電場(chǎng)力
C.電勢(shì) D.同一電荷具有的電勢(shì)能
10、下述說法正確的是( )
A.在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不作功
B.等勢(shì)面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小一定相等
C.電場(chǎng)中電勢(shì)高處,電荷的電勢(shì)能就大
D.電場(chǎng)強(qiáng)度大處,電荷的電勢(shì)能就大
11、一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做了510-6J的功,那么( )
A.電荷在B處時(shí)將具有510-6J的電勢(shì)能
B.電荷在B處將具有510-6J的動(dòng)能
C.電荷的電勢(shì)能減少了510-6J
D.電荷的動(dòng)能增加了510-6J
12、關(guān)于等勢(shì)面下列說法正確的是( )
A. 等勢(shì)面與電場(chǎng)線處處垂直
B. 同一等勢(shì)面上的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小必定相等
C. 電荷所受電場(chǎng)力的方向必和該點(diǎn)等勢(shì)面垂直,并指向電勢(shì)升高的方向
D. 電荷從電場(chǎng)中一點(diǎn)移到另一點(diǎn),電場(chǎng)力沒做功,電荷必在同一等勢(shì)面上移動(dòng)
13、以無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),下述情況中各物理量為正還是為負(fù)?
?。?)負(fù)電荷周圍空間的電勢(shì)為_________值.
?。?)正電荷位于某負(fù)荷電產(chǎn)生的電場(chǎng)內(nèi),它的電勢(shì)能為________值.
?。?)負(fù)電荷位于某負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)內(nèi),它的電勢(shì)能為________值.
14、如圖8所示,實(shí)線為電場(chǎng)線,虛線為等勢(shì)線,且相鄰兩等勢(shì)間的電勢(shì)差相等,一正電荷在等勢(shì)線U3上時(shí),具有動(dòng)能20J,它運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)線U1時(shí)速度為零,令U2=0,那么該電荷的電勢(shì)能為4J時(shí),其動(dòng)能為_______J.
1C 2D
答案:1AD 2D 3B 4AD 5D 6C 7D 8CD 9CD 10A 11C 12A 13負(fù) 負(fù) 正 14 22
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