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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第1章 第4節(jié) 電勢能和電勢（教案） 【知識與技能】 1．理解靜電力做功的特點、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關系； 2．理解電勢的概念，知道電勢是描述電場能的性質的物理量； 3．明確電勢能、電勢、靜電力做功、電勢能的關系； 4．了解電勢與電場線的關系； 5．了解等勢面的意義及與電場線的關系。 【過程與方法】 通過前面知識的結合，理解電勢能與靜電力做功的關系，從而更好的了解電勢能和電勢的概念。 【情感態(tài)度與價值觀】 運用物理原理和研究方法，解決一些與生產和生活相關的實際問題，增強科學價值觀。 【教學過程】 ★重難點一、對電勢能的理解★ 1．電場力做功的特點 （1）勻強電場中電場力做功的計算：如圖所示，在場強為E的勻強電場中，將正電荷q從A移到B，若AB＝L，并且AB與電場線的夾角為θ.則電場力對電荷所做的功為W＝FLcosθ＝qELcosθ. （2）電場力做功的特點 靜電場中，電場力做功只與移動電荷的電荷量以及起點和終點的位置有關，而與路徑無關 2．電勢能的特點 (1)電勢能是由電場和電荷共同決定的，屬于電荷和電場所共有的，我們習慣上說成電荷的電勢能。 (2)電勢能是標量，有正負但沒有方向，其正負表示大小。 (3)電勢能是相對的，其大小與選定的參考點有關。確定電荷的電勢能，首先應確定參考點，也就是零勢能點的位置。 3．電勢能增減的判斷方法 (1)做功判斷法 無論正、負電荷，只要電場力做正功，電荷的電勢能一定減小；只要電場力做負功，電荷的電勢能一定增大。 (2)電場線判斷法 正電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減??；逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大。 負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。 4．電勢能與重力勢能的比較 兩種勢能 比較內容 電勢能 重力勢能 定義 電場中的電荷具有的勢能——電勢能 重力場中的物體具有的勢能——重力勢能 系統(tǒng)性 電荷和電場 物體和地球 大小的 相對性 電荷在某點的電勢能等于把電荷從該點移到零勢能位置時靜電力做的功 物體在某點的重力勢能等于把物體從該點移到零勢能位置時重力做的功 變化大小 的量度 電場力做的功是電勢能變化大小的量度，靜電力做的功等于電勢能的減少量 重力做的功是重力勢能變化大小的量度，重力做的功等于重力勢能的減少量 對應力做功的特點 做功多少只與始末位置有關，與經(jīng)過的路徑無關，且做的功等于勢能的減少量 【特別提醒】 電勢能大小的判斷 (1)場源電荷判斷法：離正場源電荷越近，正試探電荷的電勢能越大，負試探電荷的電勢能越??；離負場源電荷越近，正試探電荷的電勢能越小，負試探電荷的電勢能越大． (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?。? (3)做功判斷法：無論正、負電荷，電場力做正功，電荷的電勢能減??；電場力做負功，電荷的電勢能增大. 【典型例題】在圖示的非勻強電場中，實線表示電場線；在只受電場力的作用下，電子從A點運動到B點；電子在A點的速度方向如圖所示．比較電子在A、B兩點的速度、加速度、電勢能，其中正確的是（　?。? A．vA＞vB、aA＜aB、EpA＞EpBB．vA＞vB、aA＞aB、EpA＜EpB C．vA＜vB、aA＜aB、EpA＜EpBD．vA＜vB、aA＞aB、EpA＞EpB 【答案】D ★重難點二、電勢★ 1．定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的電勢，用φ表示． 2．定義式：φ＝. 3．對電勢的理解 (1)在國際單位制中，電勢的單位是伏特(V)，1 V＝1 J/C． (2)電勢是標量，只有大小，沒有方向，但有正值和負值之分，是表示電場能量性質的一個物理量． (3)在利用φ＝計算電勢時，Ep、q可代入正、負號運算，計算結果的正、負號恰好反映了電勢的高低． (4)電勢的相對性 ①電勢是相對的，只有先確定了電勢零點以后，才能確定電場中其他位置的電勢．電場中某點的電勢跟電勢零點的選擇有關． ②對不是無限大的帶電體產生的電場，通常取無限遠處的電勢為零；在實際處理問題中，又常取大地電勢為零． 4．電勢與電場線的關系：無論什么電場，沿電場線方向電勢是逐漸降低的，且是電勢降落最快的方向． 5．電勢能與電勢的區(qū)別與聯(lián)系 電勢φ 電勢能Ep 物理 意義 反映電場的能的性質的物理量 反映電荷在電場中某點所具有的能量 相關 因素 電場中某一點的電勢φ的大小，只跟電場本身有關，跟試探電荷q無關 電勢能的大小是由點電荷q和該點電勢φ共同決定的 大小 電勢沿電場線逐漸降低，規(guī)定零電勢點后，某點的電勢高于零，則為正值；某點的電勢低于零，則為負值 正點電荷(＋q)：電勢能的正負跟電勢的正負相同 負點電荷(－q)：電勢能的正負跟電勢的正負相反 單位 伏特V 焦耳J 聯(lián)系 φ＝或Ep＝qφ，二者均是標量 5．電勢能與電勢的區(qū)別與聯(lián)系 電勢φ 電勢能Ep 物理 意義 反映電場的能的性質的物理量 反映電荷在電場中某點所具有的能量 相關 因素 電場中某一點的電勢φ的大小，只跟電場本身有關，跟試探電荷q無關 電勢能的大小是由點電荷q和該點電勢φ共同決定的 大小 電勢沿電場線逐漸降低，規(guī)定零電勢點后，某點的電勢高于零，則為正值；某點的電勢低于零，則為負值 正點電荷(＋q)：電勢能的正負跟電勢的正負相同 負點電荷(－q)：電勢能的正負跟電勢的正負相反 單位 伏特V 焦耳J 聯(lián)系 φ＝或Ep＝qφ，二者均是標量 電勢φ 電場強度E 矢標性 標量 矢量 單位 V/m N/C 聯(lián)系 (1)電勢沿著電場強度的方向降低 (2)大小之間不存在任何關系，電勢為零的點，電場強度不一定為零；電勢高的地方，電場強度不一定大；電場強度為零的地方，電勢不一定為零；電場強度大的地方，電勢不一定高 【特別提醒】 如何比較電場中兩點電勢的高低 (1)根據(jù)電場力做功判斷： ①在兩點間移動正電荷，如果電場力做正功，則電勢降低，如果電場力做負功，則電勢升高． ②在兩點間移動負電荷，如果電場力做正功，則電勢升高；如果電場力做負功，則電勢降低． (2)根據(jù)電場線確定： 電場線的方向就是電勢降低最快的方向． (3)根據(jù)電荷電勢能的變化： ①如果在兩點間移動正電荷時，電勢能增加，則電勢升高；電勢能減少，則電勢降低． ②如果在兩點間移動負電荷時，電勢能增加，則電勢降低；電勢能減少，則電勢升高． 【典型例題】如圖所示，電場中有a、b兩點，則下列說法中正確的是：（） A．電勢，場強 B．電勢，場強 C．將電荷-q從a點移到b點電場力做負功 D．將電荷-q分別放在a、b兩點時具有的電勢能 【答案】C ★重難點三、等勢面★ 1．等勢面的特點 (1)在等勢面內任意兩點間移動電荷，電場力不做功。 (2)在空間中兩等勢面不相交。 (3)電場線總是和等勢面垂直，且從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。 (4)在電場線密集的地方，等差等勢面密集；在電場線稀疏的地方，等差等勢面稀疏。 (5)等勢面是為描述電場的性質而假想的面。 (6)等勢面的分布與零電勢點的選取無關。 2．幾種常見的電場的等勢面分布 【特別提醒】 (1)已知等勢面的情況時，可作等勢面的垂線來確定電場線，并由“電勢降低”的方向確定電場線方向。 (2)已知電場線時，可作電場線的垂線來確定等勢面，并由“沿電場線方向電勢降低”確定等勢面的電勢高低。 【典型例題】如圖所示，虛線表示某電場的等勢面，一帶電粒子僅在電場力作用下由A點運動到B點的徑跡如圖中實線所示。粒子在A 點的速度為、電勢能為；在B點的速度為、電勢能為。則下列結論正確的是 A.粒子帶正電， B.粒子帶負電， C.粒子帶正電， D.粒子帶負電， 【答案】B