311第四节电势差和电势.doc

第一章 第四节 电势和电势差第四节 电势差和电势教学目标（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。（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？（FEq）。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，是由电场本身决定的物理量。如果将带电小球从点移动到时，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。（一）电场力做功与路径无关1.（出示重力做功与路径无关的图）物体在重力作用下，从沿不同的路径运动到位置，重力做功匀为mgh，与路径无关。与此类似，电荷在匀强电场中受力的作用，把电荷从移到电场中的位置时，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。所以我们在后面的课程中，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。2静电力做功的特点结合课本图1-4-2（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=qELAM =qELABcos【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。（二）电势差1.引入（出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、两个固定的位置。如：重力为物体，做功为h重力为h则：成正比，其比值也就是说重力场中确定的两点间的高度差是一定的。与重物的大小无关与有无重物下落是无关的。但让一重物在、间落下时，则出和，可以用比值量度出hB。类似地（出示电场力做功与成正比的图）我们在电场中、两点间移动不同电量的带电体时：如果q1=+ q，设电场力做功为则q=+2q，则到时，位移相等，在移动过程的任一位置处，q=+2q，则q所受电场为q的倍，即移动过程中电场力做的功则：电q成正比，为一定值。这个比值是由电场的、两点的位置决定的量。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出来。在物理学中，把这个比值叫做电场中、两点间电势差。2.电势差的概念：板书：一、电势差1.定义：电荷q在电场中由一点移动到另一点时，电场力所做的功与电荷量q的比值q，叫做、两点间的电势差。用表示。2.定义式：AB=同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定，与Wq无关的。板书五：（）点（）物理意义：电势差是电场本身的性质，与Wq无关。（）单位：1V1J/C电量为的正荷，在电场中两点间移动时，电场力做的功如果为，则两点的电势差为伏特。3.小练习：下面请看例：动画演示过程，标出力和的方向，指出到的过程，电场力做正功，则。如果从到移动时，电场力做负功，其则由例题得到以下启示：(1):，(2)由于q有正负，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) (4)根据电势差的定义式，得变形公式qUAB板书：qU （三）电势我们用重力场中的高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）地面作为参考平面，吊灯与地面之间的高度差为hA0=3m，我们也说成吊灯的高度为m。类似地，如果把电场中的某一点作为参考点，另一点与参考点之间的电势差就叫作点的电势。电势的概念板书：二、电势定义：如果在电场中选择某一点为参考点（零电势点），则点与参考点之间的电势差叫做点的电势，记为A，为特殊的电势差。AU所以其单位也是伏特。下面做一个练习，求电场中各点的电势15V 5V 0V -3V A B C D 已知：q+1C15 UBC -3 U CD（边展示力分析为何正功、负功）则以点为零电势点，则：类似地：，（做成填空）则A15V 5V D3V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，是标量。此时：AB之间的电势差呢？推导： 经观察，与A、B点的电势有何关系？（UAB=A-B）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。如果以B点为零电势点，则A、C点的电势呢？则A=UAB=10V B=0V看来，取不同的零电势点，各点的电势不同.此时AC点的电势差呢？ UAC=A-c=10V-（-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，电势是相对的出示板书内容：UAB= A-B说明：电势是相对的，电势差是绝对的再看例题中各点的电势，沿着电场线的方向，电势逐渐降低。第一课时(四) 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：注意：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。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。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EP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EP=W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，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。电势能零点的规定若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。关于电势能零点的规定：P19（大地或无穷远默认为零）所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为： 举例分析：对图1-4-3中的各量附与一定的数值，后让学生计算。小结通过本节学习，主要学了以下几个问题：1.电势差、电势两个概念均采用比值定义法定义，都与检验电荷q，电场力所做功无关，仅由电场本身的因素决定，故都表示电场本身的性质.2.电势差、电势、电场力做功，电势能类比于重力场中的高度差、高度、重力做功，重力势能来学习、理解，这种类比方法是物理问题研究中常用的一种科学方法.3.应用以下公式计算时注意：（1） ，将WAB，q正、负号一同代入.（2）WAB=qUAB两种处理方法：a.将q、UAB的正负号一同代入b.将q、UAB的绝对值代入，根据电场力与位移（或运动）方向间关系判断电场力做功的正负.（3）UAB=AB,UAB=BA.五、作业P16 习题1-3题六、板书设计第四节 电势和电势差一、电势差1.电势差：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场上所做的功WAB与电荷量q的比值WAB/q，叫做A、B两点间的电势差.在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做的功WAB.2.定义式：UAB=WAB/q3.物理意义：电势差反映了电场本身的性质.4.单位：伏特 符号V 1V=1 J/C5.矢量性：标量电场力做功可正可负，故