第12章第05节电势、电势能教案01 人教版

第12章第05节电势、电势能教案01 人教版

电势 电势差 等势面 ‎ 一、 教学目标 1. 在物理知识方面要求：‎ （1） 了解什么是电势。‎ （2） 掌握电势差、等势面的概念，在头脑中建立不同场等势面图景。‎ 2. 渗透物理学方法的教育，运用理想化方法抽象出等势面的空间模型。‎ 二、 难点、重点分析 1. 难点是使学生掌握电势的概念，这一概念虽要求不高，却不好理解。‎ 2. 重点是掌握电势差、等势面。‎ 三、主要教学过程 ‎（一）引入新课 前面我们曾经学习过用来描述电场力学性质的一个物理量——场强（E）。下面一起来回忆一下有关内容：（1）电场的基本性质；（2）场强是怎么定义的，方向如何？电场除了具有力的性质外，还具有能的性质，用什么物理量来描述这一性质——电势（U）。‎ ‎（二）教学过程设计 ‎1.电势U 放电场中的电荷具有电势能，电势能与重力势能相似具有相对性。一般来与如果将一个检验电荷放在点电荷电场中，在无穷无处检验电荷具有的电势能为零。电场为做正功电势能减少，克服电场力做功，电势能增加。‎ 如图1所示，将一电量为q的正检验电荷放在正点电荷的电场中，B点为无穷远处，此时q具有的电势能为零，将q由B点移至A点，需克服电场力做功，电势能增加，如果克服电场力做功为E，B点电势能为零，所以A点电势能为E，电势能与电量比为E/q.换用2q检验电荷，同理可知需克服电场力做功2E，在A点具有电势能为2E，电势能与电量比为2E/2q=E/q，换用nq检验电荷，从B点到A点需服电场力做功nE,在A点具有的电势能为nE，电势能与电量的比值为nE/nq=E/q。由此可见对于电场中的某一点来与，不同检验电荷具有的电势能不同但电势能与电量的比值相同，与检验电荷无关。如果负检验电荷q从B点移至A点，电场力做正功，电势能减少，B点电势能为零，所以A点电势能为-E，但电势能与电量之比为-E/-q=，换用-2q，-3q，-nq，结果一样。由此可以看出对于确定的电场来与，在电场中的同一点，不同的检验电荷可以具有不同的电势能，但电势能与电量的比值一检验电荷无关，由场唯一决定，我们就把这一比值称为场中这一点的电势。如果用U表示电势，用E表示电荷q的电势能，那么U=E/q（E、q、U均可正可负，计算时带符号运算）。此式只是电势的定义式，而不是决定式场中某点电势由场唯一决定。场定了，场中某点电势就唯一确定了，与放不放检验电荷，放什么样的检验电荷无关。‎ ‎（1）电势是相对的，是相对于零势面来与的，一般选大地或无限远为零势面。‎ ‎（2）沿着电场线方向电势降低。如图2所示：将正检验电荷q从无穷分别移至A、B，C，……各点电场力所做负功为EA,EB,EC…且EA>EB>EC均为正值，EA/q>EB/>EC/q…。即UA>UB>UC…>0沿着电场线方向电势降低，同理可证负电荷电场也如此。‎ ‎（3）正电荷电场中各点电势均为正；负电荷电场中各点电势均为负。‎ 关于正电荷的由（2）可知：‎ 关于负电荷由图3可知：将正检验电荷q从无穷远移至A点，电场力做正功，电势能减少无穷远处电势能为零，在A点电势能为负，电势能与电理之比为负，即电势为负。‎ ‎（4）电势是标量，只有大小没有方向。‎ 虽是标量但有正负，正的代表比零电势高，负的代表比零电势低，而不代表方向。‎ ‎（5）电势的单位：伏特（V）‎ ‎2.电势差 电场确定后，场中各点电势就唯一确定了 ，一般来与不同的点具有不同的电势，两点间电势的差值，称为这两点间的电势差，也叫电压。例：A点电势UA，B点电势UB，A、B两点间的电势差UAB=UA-UB=-5V，UAB=UA-UB=10V-(-5V)=15V，BA两点间电势差为UBA=UB-UA=(-5V)-10V=-15V,UBA=-UAB.‎ 知道了电场中两点的电势，由E=qU即可算出电荷在这两点的电势能，从而算出从一点到另一点电势能的增量，设UA>UB，则正电荷在A点，电势能为UAq，在B点电势能为UBq,q从A点移到B点电势能减少了qUA-qUB.而电势能的减少等于电场力做的正功，所以正电荷从A点移到B点时电场力做的正功W=qUA-qUB=q(UA-UB)=qUAB,如果把正电荷q从B点移到A点，电势能增加了qUA-qUB,,而电势能的增加等于电场力做的负功，所以正电荷从B点移到A点电场力做的负功大小为qUA-qUB=q(UA-UB)=qUAB.与此类似，将负电荷-q从A移到B，或从B移到A，电场力做功的大小仍是qUAB，所以，在电场中AB两点间移动电荷时，电场力做的功W等于电量q和这两点间的电势差U的乘积，即W=qU ，式中q用C做单位，U用V做单位，W用J做单位，利用这个公式时，qU都取绝对值，算出的功W也为绝对值。‎ 说明：（1）电势能是相对的，而电势能的变化是绝对的,△E=qUAB或△E=qUBA，仅由q与两点间电势差决定。‎ ‎（2）电场力做正功，电势能减少，末态减初态，增量为负。电场力做负功，电势能增加，末态减初态，增量△E为正。‎ 例题：设电场中AB两点电势差U=2.0×102V，带电粒子的电量q=1.2×10-8C，把q从A点移到B点，电场力做了多少功？是正功还是负功？设UA

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