10.2电势差 教学案-高中物理人教版（2019）必修第三册

第十章静电场中的能量2、电势差一、【课程标准】：知道电场中的电势差，知道等势面的定义，明确电场线一定与等势面垂直二、【学习目标】：1.参考教材，仔细研读文本，电势差的内涵。知道电势差与零电势点的选择无关。2．掌握电势差的表达公式，知道正、负号与电势高低的对应关系。3．知道静电力做功与电势差的关系，会进行相关问题的计算。4．知道等势面的定义，明确电场线一定与等势面垂直。三、【知识梳理】：【问题1】：仔细研读课本P31-33，说出电势差的概念？写出电势差的表达式？电势差是标量还是矢量？【参考答案】：电场中两点间电势的差值，也叫电压。电势差的表达式：UAB=φA－φB电势差是标量。【问题2】：电势差与静电力做功的关系？（1）电势差与静电力做功的关系：WAB＝qUAB（2）推导WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)，即WAB＝qUAB【问题3】：等势面也是用来形像地描述电场的。阅读教材P33说明什么叫等势面和等差等势面？它是如何描述的强弱的？（1）等势面：电场中电势相等的点构成的面。（2）等差等势面：相邻的两个等势面电势多差是相等的。（3）等差等势面的疏密描述电场的强弱。等差等势面密的地方电场强度大。四、【合作探究】：【活动一】：在电场中把一个电荷量为6×10－6C的负电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10－5J，再将电荷从B点移到C点，电场力做功1.2×10－5J，求A与B、B与C、A与C间的电势差。解析：电荷从A移到B时，克服电场力做功，表示电场力做负功，相当于在重力场中把物体举高，反抗重力做功，因此电场力做功WAB＝－3×10－5J，电荷从B移到C，WBC＝1.2×10－5J。根据电荷移动时电场力的功和电势差的关系得：UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－3×10－5,－6×10－6)V＝5VUBC＝eq\f(WBC,q)＝eq\f(1.2×10－5,－6×10－6)V＝－2VUAC＝UAB＋UBC＝5V＋(－2V)＝3V【活动二】：如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、带电荷量为－q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑，已知q≪Q，AB＝h，小球滑到B点时的速度大小为eq\r(3gh)。求：(1)小球由A点滑到B点的过程中电场力做的功；(2)A、C两点的电势差。解析：(1)因为杆是光滑的，所以小球从A点滑到B点的过程中只有两个力做功：电场力做的功WE和重力做的功mgh，由动能定理得：WE＋mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，代入已知条件vB＝eq\r(3gh)得电场力做功WE＝eq\f(1,2)m·3gh－mgh＝eq\f(1,2)mgh。(2)因为B、C两点在同一个等势面上，所以φB＝φC，即UAC＝UAB，由W＝qU得UAB＝UAC＝－eq\f(mgh,2q)五、【反思提升】【活动1】：总结写出本节需要掌握的知识点：【活动2】：反思不足：【课堂检测】1.(多选)(如图所示为某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9C的正电荷从A到B静电力做功W1，从B到C静电力做功W2，从C到D静电力做功W3，若从A直接到D静电力做功W4，则()A．W1＝3.2×10－8JB．W2＝1.6×10－8JC．W3＝3.2×10－8JD．W4＝－4.8×10－8J2．如图虚线为某点电荷电场的等势面，有两个带电粒子(重力不计)，以相同的速率沿不同的方向，从A点飞入电场后，沿不同的径迹1和2运动，不计两个粒子之间的静电力，由轨迹可以判定()A．两粒子带电量多少一定不同B．两粒子的电性可能相同C．两粒子的电势能都是先减少后增大D．经过B、C两点，两粒子的速率不可能相等3．如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φp、φQ，一电子由M点分别到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则()A．直线a位于某一等势面内，φM＞φQB．直线c位于某一等势面内，φM＞φNC．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功4．静电场可以用电场线和等势面形象描述。a．请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；b．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。场强大小分别为E1、E2，我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小，请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/