新课标粤教版31选修三1.4电势和电势差1

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电势和电势差

教学目标:

W

1. 理解电势差的概念及期立义式= 亠,会根据电荷q在电场中移动时电场力所

q

做的功WQ讣算%,会根据电势差UAB汁算电荷Q在电场中移动时电场力所做的功WQqUu,

2. 理解电势的概念,知道电势与电势差的关系2叶S,知逍电势的值与零电势的

选择有关。

3. 知道在电场中沿着电场线的方向电势越来越低。

4. 知道什么是电势能,知道电场力做功与电势能改变的关系。

能力目标:培养学生的分析能力、综合能力。

德冇目标:使学生能从类似的事物中找岀共性。

教学重点:电势、电势差的概念

教学难点:电势、电势差的概念的引入

教学方法:类比法、归纳法、问题解决法

教学过程:

一、 复习引入

一个带正电的小球处于匀强电场中,会受到电场对它的力的作用,受力的方向如何呢?

受力的大小呢?

(F=Eq)o电荷在电场中受力的作用,我们引入了描述电场力的性质的物理量,场强E。

它是与有无电荷q无关的物理量,是由电场本身决上的物理量。

如果将带电小球从A点移动到B时,电场力对电荷做功吗?从本节课开始,我们从功和

能的角度来研究电场。学习与电场能量有关的几个物理量(展示课题)

二、 新课教学

电场力做功的问题我们不熟悉,但重力做功的问题。下面我们将从重「力做「功的问题出

发来类比研究电场力做功。

(-)电场力做功与路径无关

(出示重力做功与路径无关的「图)

物体在重力作用下,从A沿不同的路径运动到B位置,重力做功匀为mgh,与路径无关。 文档从网络中收集,已重新整理排版.word版本可编辑•欢迎下载支持.

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与此类似,电荷在匀强电场中受力的作用,耙电荷从A移到电场中的B位置时,也可以

沿不同的路径运动。类似重力做功,电场力做功也与运动路径无关。这个结论是从匀强电场 得到的,对于非匀强电场也适用。所以我们在后而的课程中,研究电荷在电场中移动时,电 场力做功的问题,可以认为电荷沿直线运动到另一位置。这是电场力做功的一个特点。

(二)电势差

1•引入(岀示重力做功与重力成正比的图)

如果我们让不同的物体先后通过空间的A、 B两个固立的位置。

如:重力为G物体,做功为W, = GhAB

重力为Gz=2 G……W 2 =-2 GhAB……

_ W. _ w3

贝|J: WG&G成正比,其比值* — - - nAB

Cj] (dr?

也就是说重力场中确定的两点间的高度差是一定的。与重物G的大小无关与有无重物 下落是无关的。

但让一重物在A、B间落下时,则出W和G,可以用比值量度岀h,\“

类似地(岀示电场力做功Q与成正比的图)

我们在电场中A、B两点间移动不同电量的带电体时:

如果qF+ q,设电场力做功为W, = W

则q2==+2qr,则A到B时,位移相等,在移动过程的任一位置处,q2==+2q,则q?所 受电场为小的2倍,即移动过程中电场力做的功W2= 2 W……

函 _ W. _ w3

贝|J: W电Qq成正比,丁二丁二;-为一定值。

q、 耳2 43

这个比值是由电场的A、 B两点的位置决左的量。

与在这两个位置间移动电荷的电量大小无关,与是正电荷、负电荷无关,与在无电荷q 无关。只是让这个电荷在这两点间移动后,用功和电量的比值把它的大小量度岀来。在物理 学中,把这个比值叫做电场中A、B两点间「电势差。

2. 电势差的概念:

板书:一、电势差

1. 左义:电荷4在电场中由一点A移动到另一点B时,电场力所做的功WAB与电荷「量q

的比值WAB/q,叫做A、B两点间的电势差。用UAB表示。 文档从网络中收集,已重新整理排版.word版本可编辑•欢迎下载支持.

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W 2. 建义式:UQ二

同A B电荷在电场中不同位置间移动时,电场力做的功多,两点间的电势差大。但两点 间电电势差由电场本身决左,与恥无关的。板书五:(1)点

(1)物理意义:电势差是电场本身的性质,与肌无关。

(2 )单位:1V=1J/C

电量为1 C的正荷,在电场中两点间移动时,电场力做的功如果为1 J,则两点的电势 差为1伏特。

3. 小练习:下而请看例1:

动画演示过程,标出力和V的方向,指岀A到B的过租,电场力做正功,则

UAB= —=……=2 V. q

「如果从B到A移动时,电场力做负功,其WBA = -WAB

-W

则UBA=— =- 2 V

q

由例题得到以下启示:

(1):UAB = -UBA, (2)由于q有正负,W"有正、负功,则其比值有可能为正、负值。 一般我们只关心其大小,且电势差的大小记为U电压。初中物理中某导体两端的电压,指两 点间的电势差。

得到板书:

(3)UAB = -UBA (4)I UAB | = I UBA I =U

根据电势差的立义式,得变形公式WAB=qUAB

板书:3: WAB=QUAB

(三)电势

我们用重力场中的髙度差类比得到了电场中两点的电势差。重力场中还有高度一词,表 示什么意思呢?劈如说选择(室内)地而作为参考平面,吊灯与地而之间的高度差为h。二3m, 我们也说成吊灯的髙度为3 m。类似地,如果把电场中的某一点作为参考点,另一点A与参 考点之间的「电势差就叫作A点的电势。

电势的概念 文档从网络中收集,已重新整理排版.word版本可编辑•欢迎下载支持.

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板书:二、电势

泄义:如果在电场中选择某一点为参考点(零电势点),则A点与参考点0之间的电势文档从网络中收集,已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.

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差叫做A点的电势,•记为0“为特殊的电势差。

%

q

所以其单位也是伏特。

下而做一个练习,求电场中各点的电势

已知:q=+lC 15V 5V OV -3V

WAC = 15J A B C D

WBC= 5 J UK

WDC=-3J UAC

7

(边展示力分析为何正功.负功)

则以C点为零电势点,则:

V = TV = 15V

类似地:UBC=5V, UDC = ~3 V (做成填空)

则 0=15V 0B = 5V 0= —3V

① 从计算中得到:电势有正、负值,是表示该点电势比零电势点的电势低,不代表方向,

是标虽

② 此时:AB之间的电势差呢?

w W -W 15-5

推导:心=皿=1 % V = 1OU

q q i

经观察,与A、B点的电势有何关系?

("0-0)

原来,AB点的电势差就是A、B点的电势之差,其值为负,表示A点电势比B点电势低

是标量。不代表方向。

③ 如果以B点为零电势点,则A、C点的电势呢?

则 0LU寸 10V 0 二 0V

= -5V 文档从网络中收集,已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.

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看来,取不同的零电势点,%点的电势不同. 文档从网络中收集,已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.

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④ 此时AC点的电势差呢?

Ik二©厂0F1OV- (-5V) =15V

与原来•以C点为零电势点的电势差相等。所以电势差是绝对的,与零电势点的选择无

关,电势是相对的

岀示板书内容:

UAB- (piT (Pz

说明:电势是相对的,电势差是绝对的

⑤ 再看例题中各点的电势,沿着电场线的方向,电势逐渐降低。

3. 练习:例2:

① 注意分析U A B = — 10V为什么?

正电荷由A_k B点,F与位移的方向做什么功?

则粘二 qU«=4X10'3J

则电势能增加了 4X1(TJ,其它形式的能转化为电势能。

② 如果电荷为负电荷,在同一电场由一「点A移动到同一点B呢?

由于电场没关,两点的位置没有变,则AB间的电热差不变。

所以 W寸 q%=2Xl(Tj

电势能减少了,转化成了其它形式的能。

③ 此题还可由W二U0来计算,*的正负根据分析得出,正功为正,负功为负。

四、小结:

1. 类比重力场的高度差引入电势差:

LAB=—— 1 j q 无关

q

2. 类比重力场的髙度引入电势 > 反映了电场的能的性质与q无关 文档从网络中收集,已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.

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(PA =匕。=―^- UAB = (pA -(Pli

q