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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 精品教案1.3 电场能的性质 教学目标：学问与技能：1、把握电势差的概念；会应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功；2、懂得电势的概念,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；3、明白电势与电场线的关系,明白等势面的意义及与电场线的关系；过程与方法：通过类比法教学,使同学懂得电势差的概念；应用所学学问推导静电力做功与电势 差的关系式,培育规律思维才能；情感态度和价值观：体验推理探究的过程,提高分析问题、解决问题的才能；进一步培育同学学习物理的 爱好；教学重点：应用电势差的概念求解静电力对电
2、荷所做的功；懂得把握电势能、电势、等势面的概 念及意义；教学难点：对基本概念的懂得及应用,把握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题；教学方法：讲练结合,总结归纳法,运算机帮助教学 教学过程：引入：电势、电势差是高中物理中的重要概念,电场力做功与电势能变化的关系是高中物 理学习中的一个难点,复习本节时重点应放在电场力做功的运算、电势的判定以及电势 能的运算上,且留意将其与重力势能、重力做功与重力势能的关系进行类比,加深懂得 . 学问梳理 一、电势能1.定义：电荷在静电场中由于相对位置而具有的能量,移到零势能参考面电场力所做的功,即 EA=WA0. 其大小等于把该电荷从该位置2.打算因素：与电
3、荷量 q、零势能参考面的选取及其相对位置有关 . 3.与电场力做功的关系：电势能的转变只由电场力做功打算,有 EAB=EB-EA=-WAB1场源电荷判定法离场源正电荷越近,摸索正电荷的电势能越大,摸索负电荷的电势能越小 . 2电场线法 正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐步减小；逆着电场线的方向移动时,电势能逐步增大 . 3做功判定法 无论正负电荷,电场力做正功,电荷的电势能就肯定减小；电场名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 精品教案力做负功,电荷的电势能就肯定增大 . 二、电势1.定义：电场中某点的电势,
4、等于单位正电荷从该点移到零电势参考面电场力所做的功,A = W A 0 = .（这里的 q 依据电性带正负号）Eq q2.单位：伏特（ V）,1 V=1 J/C. 3.打算因素：与该点在电场中的位置以及零势面的选取有关,与检验电荷无关 .如空间某处的电场由几个电荷共同产生,就该点电势等于各电荷单独存在时该点电势的代数和 . 4.关于零电势面： 由电势的定义知它与零电势能参考面重合,和其他零势面一样可以依据问题最简化的原就来选取 .在实际应用中我们常会取大地和无限远处为零电势面 . 5.电场中沿电场线的方向电势越来越低 . 三、电势差1.定义：电荷q 在电场中由一点A 移动到另一点B 时,电场力
5、所做的功与电荷量的比值 ,叫做 A、B 两点间的电势差,用UAB=WAB=A-BqUAB表示 .其定义式为：2.打算式： UAB=Ed,适用于匀强电场 . 3.电势差的单位为导出单位,在国际单位制中为伏特,简称伏；符号为 V. 1 V=1 J/C,即 1 C的正电荷在电场中由一点移到另一点 ,电场力所做的功为 1 J,就这两点间的电势差就是 1 V. 4.电势（差）与电场强度的关系四、等势面1.定义：电场中电势相等的点构成的面 . 2.特点：（1）在同一等势面上移动电荷时电场力不做功,说明电场力方向与电荷移动方向相互垂直,即等势面必定与电场线相互垂直 . （2）沿着电场线的方向,电势越来越低,
6、电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 . （3）等势面的疏密表示电场的强弱,等势面密的地方,电场强；等势面疏的地方,名师归纳总结 电场弱 . E =U的懂得及应用第 2 页,共 5 页五、对公式d- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 精品教案公式 E = U 反映了电场强度与电势差之间的关系电势降低最快的方向 d . 公式 E = U 只适用于匀强电场 ,且应用时留意的距离,或两点所在等势面之间的距离 d . 高考连线,由公式可知 :电场强度的方向就是 d 的含义是表示某两点沿电场线方向1.（20XX年上海物理卷） 位于 A、B 处的两个
7、带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如下列图,图中实线表示等势线,就 A.a 点和 b 点的电场强度相同B.正电荷从 c 点移到 d 点,电场力做正功C.负电荷从 a 点移到 c 点,电场力做正功D.正电荷从 e 点沿图中虚线移到 f 点,电势能先减小后增大【解析】电场线的疏密可以表示电场的强弱,可见A 错误；正电荷从 c 点移到 d 点,电场力做负功 ,负电荷从 a 点移到 c 点,电场力做正功,所以 B 错误, C正确；正电荷从 e 点沿图中虚线移到 f 点,电场力先做正功,后做负功,但整个过程电场力做正功,D 正确 . 【答案】 CD 2.（20XX年广东物理卷） 如下列图 ,在一个粗
8、糙水平面上,彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块 .由静止释放后 ,两个物块向相反方向运动,并最终停止 .在物块的运动过程中,以下表述正确选项（）A.两个物块的电势能逐步削减 B.物块受到的库仑力不做功 C.两个物块的机械能守恒 D.物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力【解析】由于两电荷的电性相同,就二者之间的作用力为斥力,因此在远离过程中,电场力做正功,电势能逐步削减,A 正确, B 错误；由于运动过程中有重力以外的力电场力和摩擦力）做功,故机械能不守恒,C错误；在远离过程中,开头时电场力大于摩擦力,后来电场力小于摩擦力,D 错误 . 【答案】 A 题型方法一、与带电粒子轨道有关的问题例
9、1 如图 44-4 甲所示,实线是一族未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b 是轨迹上的两点 .如带电粒子在运动过程中只受电场力作用,依据此图可以判定的是 A.带电粒子所带电荷的符号B.带电粒子在 a、 b 两点的受力方向C.带电粒子在 a、 b 两点的速度何处较大D.带电粒子在 a、b 两点的电势能何处较大【解析】带电粒子在电场中所受电场力必沿电场线,依据轨迹名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 精品教案的弯曲方向,看出 a、b 两点的电场力方向如图 44-4
10、乙所示（类向心力）.由于电场线有两种可能,因此粒子所带电荷量可能为正,也可能为负 .当粒子从 a 点进入时,速度方向与受力方向的夹角大于 90 ,电场力做负功,动能减小,电势能增加；粒子从 b 点进入时,速度方向与受力方向的夹角小于90 ,电场力做正功,动能增加,电势能减小.正确选项为B、C、 D. 【答案】 BCD 【点评】 带电粒子的运动轨迹一旦给定,那么粒子在a、b 两点的受力方向、速率大小、电势能大小将唯独确定,与粒子所带的电荷量无关. 方法概述高考中为了考查同学的分析推理才能,常常出一些给出带电粒子运动轨迹要求同学分析求解相关问题 .求解这一类题的详细步骤是：先画出入射点的轨迹切线,
11、即画出初速度的方向；再依据轨迹的弯曲方向,确定电场力的方向；进而利用分析力学的方法来分析粒子的带电性质、电场力做功的正负、电势能的增减、电势高低的变化、电场力的大小变化等有关问题 . 二、求匀强电场中的电场强度的大小和方向例 2 如图 44-5 所示, A、B、C三点都在匀强电场中,已知 ACBC, ABC=60 ,BC20 cm.把一个电荷量 q=1 10-5 C的正电荷从 A 移到 B,静电力做功为零； 从 B 移到 C,3静电力做功为 -1.73 10 J.就该匀强电场的场强大小和方向是 A.865 V/m,垂直 AC向左B.865 V/m,垂直 AC向右C.1000 V/m,垂直 AB
12、 斜向上D.1000 V/m,垂直 AB 斜向下【解析】把电荷q 从 A 点移到 B 点时 ,电场力不做功,说明A、B 两AB 即为等势线,B 点电势比AB斜向下 .场强大点在同一等势面上 .因该电场为匀强电场,等势面应为平面,故图中直线电场方向应垂直于等势面,可见选项 U = Wq BCA、B 错误 .-1.73 10 V10 =-173VC 点低 173 V,因电场线指向电势降低的方向,所以场强方向必垂直于小 E = Ud CB =BCsin U CB60 o = 1733 V/m = 1000V/m0.22【答案】 D 【点评】此题涉及匀强电场中电势差与场强的关系、等势面、电场线与等势面
13、的关系、电场力做功等较多学问 ,题目情境比较复杂,全面考查考生懂得、分析、解决电场类问题的才能 . 方法概述名师归纳总结 已知电荷在某几点间移动过程中电场力做功,求电场强度的方法：1依据 U = W 确定各点间的电势差,留意在匀强电场中沿直线方向电势匀称变化 q 2连接电势相等的点构成等势面 . . 第 4 页,共 5 页3与等势面垂直的方向为场强方向,画出电场线 4依据 E = U 求场强的大小 . d. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 精品教案三、运用功能关系解决电场中的有关问题例 3 如图 44-7 甲所示,水平绝缘光滑轨道 AB 的
14、 B 端与处于竖直平面内的 圆弧形光滑绝缘轨道 BCD平滑连接, 圆弧的半径 R=0.50 m.轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度 E=1.0 10 4 N/C.现有一质量 m=0.06 kg 的带电小球（可视为质点）放在水平轨道上与 B 端距离 s=1.0 m 的位置,由于受到电场力的作用,带电体由静止开头运动 .已知带电体所带的电荷量 q=8.0 10-5 C,取 g=10 m/s 2,试问：（1）带电小球能否到达圆弧最高点 D？（2）带电小球运动到何处时对轨道的压力最大？最大值为多少？【答案】（1）能 （2）当小球滑至 P 点,POB=53时,小球对圆弧的压力最大 5 N 方法
15、概述解答这一类力、电综合性问题的关键在于对物体进行受力分析,仔细分析题目的物理过程 .由于电场力做功与路径无关,只与始末位置有关,因此要特殊留意对始末位置的分析 .这一类题目常用动能定理求解 . 小结：探究： 1、类比电场和重力场中力的情形、能量的情形、电势和高度看是否有相像之处？2、留意电场中几种特殊的电场线和等势面,分析其场强和电势情形；作业： 题篇板书设计：1.3 电场能的性质一、电势能 题型方法二、电势（一）与带电粒子轨道有关的问题三、电势差（二）求匀强电场中的电场强度的大小和方向四、等势面（三）运用功能关系解决电场中的有关问题教学后记：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页