高中物理教案选修3-1 1.4电势能和电势(2篇)
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1.4电势能电势教学三维目标(一)知识与技能1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
2、理解电势的概念,知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
了解电势与电场线的关系,了解等势面的意义及与电场线的关系。
(二)过程与方法通过与前面知识的结合,理解电势能与静电力做的功的关系,从而更好的了解电势能和电势的概念。
(三)情感态度与价值观尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题,增强科学探究的价值观。
重点:理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
难点:掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题。
教学过程:(一)复习前面相关知识1.静电力、电场强度概念,指出前面我们从力的性质研究电场,从本节起将从能量的角度研究电场。
2.复习功和能量的关系。
从静电力做功使试探电荷获得动能入手,提出问题:是什么能转化为试探电荷的动能?引入新课。
(二)进行新课1.静电力做功的特点结合课本图1。
4-1(右图)分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B 电场力做功的情况。
q沿直线从A到Bq沿折线从A到M、再从M到Bq沿任意曲线线A到B结果都一样即:W=qEL AM =qEL AB cos【结论】:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。
与重力做功类比,引出:2.电势能电势能:由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能。
静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的变化量。
写成式子为:注意:①.电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加②.电场力力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而它们的总量保持不变。
③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正,负电荷在任一点具有的电势能都为负。
辽宁省本溪满族自治县高级中学高中物理《 1.4电势能和电势》教案 新人教版选修3-1辽宁省本溪满族自治县高级中学高中物理《1.4电势能和电势》教案 新人教版选修3-1 辑整理:反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
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q 沿直线从A 到B2。
q 沿折线从A 到M 、再从M 到B 3。
q 沿任意曲线线A 到B结果都一样即:W=qEL AM =qEL AB cos θ【结论】:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关.与重力做功类比,引出: 2.电势能(1) 电势能:由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能。
(2) 静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的变化量。
写成式子为:PB PA E E WAB-=注意:①.电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加②.电场力力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而它们的总量保持不变。
③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能零点,则A点的电势能为:举例分析:对图1。
4—1中的各量附与一定的数学生计算。
(1课时)教学过程设计3.电势---表征电场性质的重要物理量度教材处理师生活动通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零)◎让学生思考和讨论P 21问题。
◎引导学生分析问题与练习3、44.等势面⑴.定义:电场中电势相等的点构成的面⑵.等势面的性质:①.在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功②.电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面.教学过程设计 教材处理师生活动③.等势面越密,电场强度越大 ④.等势面不相交,不相切⑶.等势面的用途:由等势面描绘电场线。
1.4 电势能和电势第一课时一、三维目标(一)知识与技能1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
2、理解电势的概念,知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
了解电势与电场线的关系,了解等势面的意义及与电场线的关系。
(二)过程与方法通过与前面知识的结合,理解电势能与静电力做的功的关系,从而更好的了解电势能和电势的概念。
(三)情感态度与价值观尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题,增强科学探究的价值观。
二、教学重点理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
三、教学难点掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题。
四、教学方法1.学案导学2.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习五、课前准备1.学生的学习准备:预习课本相关章节。
2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。
六、教学过程(一)课前:以练导学,找出不会的首先,我们一起来对本节课的知识进行梳理,并对预习效果进行检测。
[知识梳理](幻灯片展示,学生集体回答)1.静电力做功的特点:静电力做的功只与电荷的①起始位置和②终点位置有关,与电荷经过的路径无关。
2.电势能(1)电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这一点移到③电势能为零(电势为零)处静电力所做的功。
电荷q在电势为φ的位置具有的电势能为④E p=q·φ。
(2)电势能有正负,电势能是⑤标量(选填“矢量”或“标量”),电势能为负表示该点电势能比零电势能点⑥低(选填“高”或“低”)。
电荷在A点和B点的电势能分别为E p A和E p B,将电荷从A点移动到B点静电力做功为W AB=⑦E p A-E p B。
3.电势(1)定义:电荷在电场中某点的电势能E p与它的⑧电荷量q的比值,叫作这一点的电势φ,在国际单位制中,电势的单位是⑨伏特,符号为V。
第1章第4节电势能和电势【知识与技能】1.理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系;2.理解电势的概念,知道电势是描述电场能的性质的物理量;3.明确电势能、电势、静电力做功、电势能的关系;4.了解电势与电场线的关系;5.了解等势面的意义及与电场线的关系。
【过程与方法】通过前面知识的结合,理解电势能与静电力做功的关系,从而更好的了解电势能和电势的概念。
【情感态度与价值观】运用物理原理和研究方法,解决一些与生产和生活相关的实际问题,增强科学价值观。
【教学过程】★重难点一、对电势能的理解★1.电场力做功的特点(1)匀强电场中电场力做功的计算:如图所示,在场强为E的匀强电场中,将正电荷q从A移到B,若AB =L,并且AB与电场线的夹角为θ.则电场力对电荷所做的功为W=FL cosθ=qEL cosθ.(2)电场力做功的特点静电场中,电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关,而与路径无关2.电势能的特点(1)电势能是由电场和电荷共同决定的,属于电荷和电场所共有的,我们习惯上说成电荷的电势能。
(2)电势能是标量,有正负但没有方向,其正负表示大小。
(3)电势能是相对的,其大小与选定的参考点有关。
确定电荷的电势能,首先应确定参考点,也就是零势能点的位置。
3.电势能增减的判断方法(1)做功判断法无论正、负电荷,只要电场力做正功,电荷的电势能一定减小;只要电场力做负功,电荷的电势能一定增大。
(2)电场线判断法正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大。
负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小。
4.电势能与重力势能的比较【特别提醒】电势能大小的判断(1)场源电荷判断法:离正场源电荷越近,正试探电荷的电势能越大,负试探电荷的电势能越小;离负场源电荷越近,正试探电荷的电势能越小,负试探电荷的电势能越大.(2)电场线法:正电荷顺着电场线的方向移动时电势能逐渐减小,逆着电场线的方向移动时电势能逐渐增大;负电荷顺着电场线的方向移动时电势能逐渐增大,逆着电场线的方向移动时电势能逐渐减小.(3)做功判断法:无论正、负电荷,电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增大. 【典型例题】在图示的非匀强电场中,实线表示电场线;在只受电场力的作用下,电子从A点运动到B点;电子在A点的速度方向如图所示.比较电子在A、B两点的速度、加速度、电势能,其中正确的是()A.v A>v B、a A<a B、E pA>E pB B.v A>v B、a A>a B、E pA<E pBC.v A<v B、a A<a B、E pA<E pB D.v A<v B、a A>a B、E pA>E pB【答案】D★重难点二、电势★1.定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势,用φ表示. 2.定义式:φ=E pq .3.对电势的理解(1)在国际单位制中,电势的单位是伏特(V),1 V =1 J/C .(2)电势是标量,只有大小,没有方向,但有正值和负值之分,是表示电场能量性质的一个物理量. (3)在利用φ=E pq 计算电势时,E p 、q 可代入正、负号运算,计算结果的正、负号恰好反映了电势的高低.(4)电势的相对性①电势是相对的,只有先确定了电势零点以后,才能确定电场中其他位置的电势.电场中某点的电势跟电势零点的选择有关.②对不是无限大的带电体产生的电场,通常取无限远处的电势为零;在实际处理问题中,又常取大地电势为零.4.电势与电场线的关系:无论什么电场,沿电场线方向电势是逐渐降低的,且是电势降落最快的方向. 5.电势能与电势的区别与联系电势φ电势能E p物理 意义 反映电场的能的性质的物理量 反映电荷在电场中某点所具有的能量相关 因素电场中某一点的电势φ的大小,只跟电场本身有关,跟试探电荷q 无关电势能的大小是由点电荷q 和该点电势φ共同决定的大小电势沿电场线逐渐降低,规定零电势点后,某点的电势高于零,则为正值;某点的电势低于零,则为负值正点电荷(+q ):电势能的正负跟电势的正负相同负点电荷(-q ):电势能的正负跟电势的正负相反 单位 伏特V焦耳J联系φ=E pq或E p =qφ,二者均是标量5.电势能与电势的区别与联系【特别提醒】如何比较电场中两点电势的高低(1)根据电场力做功判断:①在两点间移动正电荷,如果电场力做正功,则电势降低,如果电场力做负功,则电势升高.②在两点间移动负电荷,如果电场力做正功,则电势升高;如果电场力做负功,则电势降低.(2)根据电场线确定:电场线的方向就是电势降低最快的方向.(3)根据电荷电势能的变化:①如果在两点间移动正电荷时,电势能增加,则电势升高;电势能减少,则电势降低.②如果在两点间移动负电荷时,电势能增加,则电势降低;电势能减少,则电势升高.【典型例题】如图所示,电场中有a 、b 两点,则下列说法中正确的是:()A .电势a b ϕϕ<,场强a b E E <B .电势a b ϕϕ>,场强a b E E >C .将电荷-q 从a 点移到b 点电场力做负功D .将电荷-q 分别放在a 、b 两点时具有的电势能pa pbE E > 【答案】C★重难点三、等势面★ 1.等势面的特点(1)在等势面内任意两点间移动电荷,电场力不做功。
选修 3-1第一章1.4 电势能、电势一【教材剖析】本节内容为物理选修3- 1 中第一章静电场中第四节的教课内容,它处在电场强度以后,位于电势差以前,起到承前启后的作用。
它是课程教课中利用物理思想方法许多的一堂课,特别是用类比的方法达到对新知识的研究,同时让学生就详细的物理知识迁移埋下思想铺垫。
教材从电场对电荷做功的角度出发,推知在匀强电场中电场力做功与挪动电荷的路径没关。
从而指出这个结论对非匀强电场也是合用的,并与重力势能类比,说明电荷在电场中也是拥有电势能。
电场力做功的过程就是电势能的变化量,而不可以决定电荷在电场中某点的电势能的数值,所以有必需规定电势能零点。
对学生能力的提升和对知识的迁徙、灵巧运用赐予了思想上的指导作用。
二【教课目的】1.知识与技术·理解静电力做功的特色、电势能的看法、电势能与电场力做功的关系。
·理解电势的看法,知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
·明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
·认识电势与电场线的关系,认识等势面的意义及与电场线的关系。
2.过程与方法·经过与前方知识的联合,理解电势能与静电力做的功的关系,从而更好的认识电势能和电势的看法。
·培育对知识的类比能力,以及对问题的剖析、推理能力。
·经过学生的理论研究,培育学生剖析问题、解决问题的能力。
培育学生利用物理语言剖析、思虑、描述看法和规律的能力。
3.感情、态度与价值观·试试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活有关的实质问题,增强科学探究的价值观。
利用知识类比和迁徙激发学生学习兴趣,培育学生灵巧运用知识和对科学的求知欲。
·利用等势面图象的对称美,形态美以获取美的享受、美的欢乐,自己绘图,在学习知识的同时提升对美的感觉力和鉴识力。
·在研究问题时,要培育突出主要矛盾,忽视次要要素的思想方法。
三【教课要点和难点】1.要点·理解掌握电势能、电势、等势面的看法及意义。
第四节电势能和电势课前篇(学会自主学习——不看不清)【学习目标】1.知道电场力做功的特点,理解电场力做功与电势能变化的关系.2.理解电势能、电势的概念及相互关系.3.理解等势面的概念及等势面和电场线的关系.【知识储备】1.重力做功的特点:.2.比值定义法的含义:.【自主预习】1.静电力做功的特点.2.电势能概念:.3.电势定义:定义式:单位:4.等势面定义:.【我的困惑】课上篇(学会合作交流——不议不明)【要点突破】1.静电力做功的特点2.电势能3.电势4.等势面【典例剖析】【例1】如图所示,a、b为某电场线上的两点,那么以下结论正确的是( )A.把正电荷从a移到b,静电力做正功,电荷的电势能减小B.把负电荷从a移到b,静电力做负功,电荷的电势能增加C.把负电荷从a移到b,静电力做正功,电荷的电势能增加D.不论正电荷还是负电荷,从a到b电势能逐渐降低【例2】将带电荷量为1×10-8 C的电荷,从无限远处移到电场中的A点,要克服静电力做功1×10-6 J,(取无限远处电势为零)问:(1)电荷的电势能是增加还是减少?电荷在A点具有多少电势能?(2)A点的电势是多少?【例3】将一个电荷量为1.0×10-8C的负电荷,从无穷远处移到电场中的A点,克服电场力做功2.0×10-8 J,现将该电荷从A点移到B点,电场力做功1.0×10-8J.试求电荷在A、B两点的电势.(取无穷远处为零电势能点)【例4】如图所示,虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面,其电势分别是φa、φb和φc,一带正电粒子射入电场中,运动轨迹如图中实线KLMN所示.由图可知( )A.粒子从K到L的过程中,静电力做负功,电势能增加B.粒子从L到M的过程中,静电力做负功,电势能增加C.φa>φb>φcD.φa<φb<φc【达标检测】1.关于同一电场的电场线,下列表述正确的是( )A.电场线是客观存在的B.电场线越密,电场强度越小C.沿着电场线方向,电势越来越低D.电荷在沿电场线方向移动时,电势能减小2.如图所示,在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点,先把+q的试探电荷依次放在三点上,然后把-q的试探电荷依次放在三点上,关于电荷的电势能的说法正确的是( )A.放上+q时,E p A>E p B>E p CB.放上+q时,E p A<E p B<E p CC.放上-q时,E p A>E p B>E p CD.无论放+q,还是-q,E p A<E p B<E p C3.在电场中,把电荷量为4×10-9 C的正点电荷从A点移到B点,克服静电力做功6×10-8 J,以下说法中正确的是( )A.电荷在B点具有的电势能是6×10-8 JB.B点的电势是15 VC.电荷的电势能增加了6×10-8 JD.电荷的电势能减少了6×10-8 J4.电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P和E Q,电势分别为φP和φQ,则( )A.E P>E Q,φP>φQB.E P>E Q,φP<φQC.E P<E Q,φP>φQD.E P<E Q,φP<φQ5.一负电荷仅受电场力的作用,从电场中的A点运动到B点,在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能E p A、E p B之间的关系为( )A.E A=E B B.E A<E BC.E p A=E p B D.E p A>E p B6.下列说法中正确的是(设电荷在无穷远处电势能为零)( )A.无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越多,电荷在该点的电势能越大B.无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越少,电荷在该点的电势能越大C.无论是正电荷还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,克服电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大D.无论是正电荷还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大7.如图所示,匀强电场电场线与AC 平行,把10-8 C 的负电荷从A 点移到B 点,静电力做功6×10-8 J ,AB 长6 cm ,AB 与AC 成60°角.求:(1)场强方向;(2)设B 处电势为1 V ,则A 处电势为多少?电子在A 处电势能为多少?课后篇(学会应用与拓展——不练不通)1.如图所示,电场中有A 、B 两点,则下列说法中正确的是( )A .电势φA >φB ,场强E A >E BB .电势φA >φB ,场强E A <E BC .将+q 从A 点移到B 点,静电力做正功D .将-q 分别放在A 、B 两点时具有电势能E p A >E p B2.孤立点电荷电场中的一簇等势面如图中虚线所示,其电势分别为φ1、φ2、φ3,其中A 、B 、C 是某电场线与这簇等势面的交点,且AB =BC .现将一负电荷由A 移到B ,静电力做正功W 1;再由B 移至C ,静电力做正功W 2,则( )A .W 1=W 2,φ1<φ2<φ3B .W 1=W 2,φ1>φ2>φ3C .W 1>W 2,φ1<φ2<φ3D .W 1<W 2,φ1>φ2>φ33.如图中虚线为匀强电场中的等势线,两粒子M 、N 质量相等,所带电荷的绝对值也相等.现将M 、N 从虚线上的O 点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示.点a 、b 、c 为实线与虚线的交点,已知O 点电势高于c 点.若不计重力,则( )A .M 带负电荷,N 带正电荷B .M 带正电荷,N 带负电荷C .N 在从O 点运动至a 点的过程中电势降低D .M 在O 点和b 点电势能相同4.如图所示,在y 轴上关于O 点对称的A 、B 两点有等量同种点电荷+Q ,在x 轴上C 点有点电荷-Q ,且CO =OD ,∠ADO =60°.下列判断正确的是( )a b c o M NA.O点电场强度为零B.D点电场强度为零C.若将点电荷+q从O移向C,电势能增大D.若将点电荷-q从O移向C,电势能增大5.一匀强电场,场强方向是水平的(如图所示).一个质量为m的带正电的小球,从O点出发,初速度的大小为v0,只在电场力与重力的作用下,恰能沿与场强的反方向成θ角的直线运动.求小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差.。
高中物理选修3-1(课题九)1.4 电势能和电势1.4 电势能和电势第一课时【三维目标】[知识与技能]1、理解静电力做功的特点2、理解电势能的概念3、掌握电势能与静电力做功的关系[过程与方法]通过与前面知识的结合,理解电势能与静电力做功的关系,从而更好的了解电势能的概念。
[情感态度与价值观]尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题,增强科学探究的价值观。
【教学重点】理解掌握电势能的概念及意义。
【教学难点】掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题【教学方法】讲授、讨论、练习【教具准备】【课时安排】1课时【教学过程】[新课导入]1.静电力、电场强度概念,指出前面我们从力的性质研究电场,从本节起将从能量的角度研究电场。
2.复习功和能量的关系。
从静电力做功使试探电荷获得动能入手,提出问题:是什么能转化为试探电荷的动能?引入新课。
[进行新课]1.静电力做功的特点结合课本图1.4-1(右图)分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
(1)q沿直线从A到B(2) q 沿折线从A 到M 、再从M 到B (3) q 沿任意曲线线A 到B 结果都一样即:W=qEL AM =qEL AB cos θ结论:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。
与重力做功类比,引出: 2.电势能(1)电势能:由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能。
(2) 静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的变化量。
写成式子为:PB PA E E W A B -=注意:①电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加②电场力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而它们的总量保持不变。
③在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正,负电荷在任一点具有的电势能都为负。
教学设计:高中课程标准.物理(人教版)选修3-1§1.4电势能和电势(2课时)(一)、学习目标1、知道电势能是带电粒子在电场中所具有的能量。
2、知道电势的物理意义,会比较电场中各点电势高低3.理解在等势面上移动电荷电场力不做功.因此电场线与等势面垂直,并且有电势高的等势面指向电势低的等势面,任何两等势面不相交.思考题1电势能的变化与电场做功有什么关系?思考题2零电势点和零电势能点是怎么规定的?(三)教学问题诊断分析1、“当电场力做正功时,电势能降低,当电场力做负功时,电势能增加”这是学习的难点。
2、电势的高低判断要反复练习。
(四)、教学支持条件分析为了加强学生对这部分知识的学习,帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍,本节课要对静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。
以及W电=-△Ep,当电场力做正功时,电势能降低,当电场力做负功时,电势能增加进行反复讲解练习。
(五)、教学过程设计1、教学基本流程复习电场强度→本节学习要点→电势能→电势→练习、小结2、教学情景问题1静电力做功的特点?设计意图:知道静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。
问题2什么是电势能?电场力做功与电势能的变化量之间有什么关系?零电势能点是怎么规定的?设计意图:知道W电=-△Ep,当电场力做正功时,电势能降低,当电场力做负功时,电势能增加。
问题3什么是电势?零电势点是怎么规定的?设计意图:知道电势的概念。
问题4沿电场线的方向电势如何变化?设计意图:沿电场线的方向电势逐渐降低。
问题5什么是等势面?电场线与等势面间有何关系?设计意图:电场线与等势面垂直。
例题1.如图1所示,Q为带负电的绝缘小球,AB为一不带电的中性导体且放在Q附近,达到静电平衡状态时,下面判断正确的是()A.A端的电势高于B端的电势B.以无限远或大地为零电势点,导体AB的电势高于零C.A、B两端电势相等D.导体内的场强方向是由A指向B解析:导体处于静电平衡状态时(1)内E,否定选项D; (2)导体是等势体,从而否定选项A,选项C是正确的. 图2图1静电平衡后电场线的分布示意图如图2所示,导体A 端的正感应电荷发出电场线终止于Q ,来自大地或无限远的电场线终止于B 端负感应电荷.由沿电场线电势降低可知导体AB 的电势ϕ<0.正确选项为C.说明:至此,我们可以对导体处于静电平衡时的特点有一个全面的认识了:(1)场强:导体内部场强处处为零.(2)电势:导体是一个等势体,其表面是一个等势面.(3)电荷分布:电荷只分布在导体的外表面上.【变式】如图为某匀强电场的等势面分布图,每两个相邻等势面相距2cm ,则该匀强电场的场强大小和方向分别为 ( )A .E=100V/m ,竖直向下B .E=100V/m ,竖直向上C .E=100V/m ,水平向左D .E=100V/m ,水平向右例题2. 某带电粒子仅在电场力作用下由A 点运动到B 点,电场线、粒子在A 点的初速度及运动轨迹如图3所示,可以判定( )A.粒子在A 点的加速度大于它在B 点的加速度 B.粒子在A 点的动能小于它在B 点的动能 C.粒子在A 点的电势能小于它在B 点的电势能 D.电场中A 点的电势低于B 点的电势解析:由电场线的疏密可知场强A B E E 〉,所以粒子的加速度A B a a 〉.由定性画出的等势面并根据沿电场线方向电势降低,可知电势ϕA >ϕB ,由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力做正功,所以动能、电势能的变化情况为A B kA kB E E εε〈〉,.答案:B说明:要注意掌握运用电场线和等势面判断电场的性质、在电场中移动电荷做功以及电荷电势能变化情况的分析方法. 【变式】如图,AB 和CD 为等势面,电势分别为U 和U ′,则U___U ′(填〉、=或〈),负电荷q 在M 点和N 点的电势能大小,E M ____E N ;若把q 从M 移到N 是 力做功,做了____功.(六)、目标检测1.如图所示,在点电荷Q 形成的电场中有A 、B 、C 三点,若Q 为正电荷, 则________点电势最高,将正电荷放在________点时电势能最大,将 负电荷放在________点时电势能最小.若Q 为负电荷,则________点 电势最低,将正电荷放在________点时电势能最小,将负电荷放在 _______点时电势能最大.2.等势面:电场中 的各点构成的面叫等势面.3.等势面的特点:(1)等势面一定与电场线 ,即跟场强的方向 .(2)电场线总是由电势 的等势面指向电势 的等势面.图3(3)在同一等势面上移动电荷时电场力 功. 设计意图:检测目标完成情况配餐作业从下列三组题中任意选择两组题完成,建议选择AB 或BCA 组题1.如图所示,带箭头的线表示某一电场的电场线。
在电场力作用下,一带电粒子(不计重力)经A 点飞向B 点,径迹如图中虚线所示,下列说法正确的是 ( ) A .粒子带正电B .粒子在A 点加速度小C .粒子在B 点动能大D .A 、B 两点相比,B 点电势较低 2. 关于等势面说法正确的是( )A.电荷在等势面上移动时不受电场力作用,所以不做功B.等势面上各点场强相等C.点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面D.匀强电场中的等势面是相互平行的垂直电场线的一簇平面 3.如图中虚线表示某个电场中的等势线,与它们对应的电势值标明在图中, 直线是电势为OV 的等势线上P 点的切线,一个负电荷在P 点时所受电场力方向为( ) A .沿Pa 方向 B .垂直指向右侧C .垂直 指向左侧D .不能作出结论设计意图:对学生进行基础知识练习 B 组题1.如图,A 、B 、C 三点在匀强电场中,AC ⊥BC ,∠ABC=60°,BC =20cm ,把一个电量q = 1×10-5C 的正电荷从A 移到B ,电场力不做功;从B 移到C ,电场力做功为−3×10-3J ,则该匀强电场的场强大小和方向是 ( ) A .866V/m ,垂直AC 向上 B .866V/m ,垂直AC 向下 C .1000V/m ,垂直AB 斜向上 D .1000V/m ,垂直AB 斜向下2.在方向水平向左,大小E =100V/m 的匀强电场中,有相距d =2cm 的a 、b 两点,现将一带电荷量q =3×10-10C 的检验电荷由a 点移至b 点,该电荷的电势能变化量可能是( )A .0B .6×10-11JC .6×10-10JD .6×10-8J 3.一个点电荷,从静电场中的a 点移至b 点,其电势能的变化为零,则( ) A .a 、b 两点的场强一定相等 B .该电荷一定沿等势面移动C .作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的D .a 、b 两点的电势相等4. 在一点电荷Q 产生的电场中,一个α粒子(带正电荷)通过时的轨迹如图所示,图中虚线则表示电场的两个等势面a 、b ,以下说法中正确的是( )A .点电荷Q 可能为正电行,也可能为负电荷B .运动中α粒子总是克服电场力做功C .α粒子在a 、b 两等势面时的动能一定有Kb Ka E ED .α粒子在经过a 、b 两等势面上时的电势能一定有pb paE E设计意图:提高学生对基础知识的学习,加强对库仑定律的巩固 C 组题1. 如图,一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下,从静止开始由b 沿直线动到d ,且bd 与竖直方向所夹的锐角为45°,则下列结论正确的是 ( ) A .此液滴带负电 B .液滴的加速度等于2gC .合外力对液滴做的总功等于零D .液滴的电势能减少2.如图所示,虚线为平行的等势面,φ1、φ2、φ3表示三个等势面的值,已知φ1>φ2>φ3,一带电粒子以速度v 0飞入电场,轨迹为实线所示,如不计重力,试判断: (1)电荷带什么电?(2)电荷在A 、B 两点哪点电势能大? (3)电荷在两点哪点动能较大?设计意图:提高部分学生的的能力教学反思:学生对这一节内容感到难,概念较多,对电场力做功与电势能的变化关系很难理解和掌握。
结合课本图1。
4-1(右图)分析试探电荷q 在场强为E 的均强电场教学过程设计教材处理师生活动中沿不同路径从A 运动到B 电场力做功的情况。
1.q 沿直线从A 到B2.q 沿折线从A 到M 、再从M 到B3.q 沿任意曲线线A 到B结果都一样即:W=qEL AM =qEL AB cos θ【结论】:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。
与重力做功类比,引出: 2.电势能(1) 电势能:由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能。
(2) 静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的变化量。
写成式子为:PB PA E E W AB -=注意:①.电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加②.电场力力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而它们的总量保持不变。
③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正,负电荷在任一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负,负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
④.求电荷在电场中某点具有的电势能电荷在电场中某一点A具有的电势能E P等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。
即E P=W⑤.求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断,电场力做正功,电势能减小,电荷在A点电势能大于在B点的电势能,反之电。