10.1.1 电势能和电势—电势能 教案

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1、第第 10 10 单元单元 第第 1 1 案案 总第总第 6 6 案案 课题：课题： 10.1.1 电势能和电势电势能 【教学目标与核心素养】【教学目标与核心素养】 1理解静电力做功的特点，会计算电场力做的功 2掌握电势能的概念，根据定义能简单计算电势能 3掌握静电力做功与电势能变化之间的关系 4通过理论探究，培养学生分析问题解决问题的能力 5通过研究问题，使学生能掌握分析问题时抓住主要矛盾，忽略次要因素的方法 【教学重点教学重点】 1电势能的理解 2静电力做功的特点，静电力做功与电势能变化的关系 【教学难点】【教学难点】 1静电力做功与电势能变化的关系 【教学过程教学过程】 复习引入：复习引

2、入： 重力做功的特点 重力做功与重力势能的关系 通过前面的学习我们知道，电荷在电场中会受到力的作用，所以电场强度是反映电 场力的性质的物理量，从本节开始我们将从另外的角度进一步研究电场能的角度。 阅读教材 P26 思考与讨论 如图，一个质量为 m 的物体在地面某位置所受的重力是一 定的，不管它怎样运动， 其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为 q的试探电荷在 匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都 等于qE， 方向跟电场强度E的方向相同。 重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做 功是否 也具有这一特点？ 一、静电力做功的特点一、静电

3、力做功的特点 如图所示试探电荷在电场强度为E的匀强电场中沿不同的路径从A移动到B点， 计 算这几种情况下静电力对电荷做的功。 q沿直线从A到B静电力所做的功 q沿折线从A到M、从M到B静电力所做的功 q沿任意曲线从A到B静电力所做的功 总结：AB 无论沿什么路径，静电力做的功只与电荷的起始位置与终止位置有关， 即：W=qEAM=qEd （要强调d的含义） 电场力做功电场力做功特点：静电力做的功与电荷经过的路径无关特点：静电力做的功与电荷经过的路径无关，只，只与电荷的起始位置和终止位与电荷的起始位置和终止位 置有关置有关（学生要理解两个位置的含义，即只与初末位置间的电势差有关） 。 注：注：这个

4、结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明，对于非匀强电场也是适这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明，对于非匀强电场也是适 用的。用的。 例：带电粒子运动一周又回到A点，电场力做的功？ 例： 带电粒子从A移动到B点， 电场力做的功？ 重力做功与静电力做功的比较 重力做功 电场力做功 相似 点 重力对物体做正功，物体 的重力势能减小；重力对 物体做负功，物体的重力 势能增加。其数值与路径 无关， 只与始末位置有关。 电场力对电荷做正功，电荷 的电势能减小；电场力对电 荷做负功，电荷的电势能增 加。其数值与路径无关，只 与始末位置有关。 不同 点 重力做功的正、负比较容 易判断，

5、例如：物体上升， 重力做负功。 由于存在两种电荷，电场力 做功和重力做功有很大的差 异。例如：同一电场中沿同 一方向移动正电荷与移动负 电荷，电荷的电势能的变化 是相反的，电场力做功的正 负也是相反的。 应用 由重力做功的特点引入重 力势能 由电场做功的特点引入电势 能 二、电势能（二、电势能（ E Ep p ） 我们知道，功和能量的变化密切相关。静电力做功具有跟重力做功一样的特点，即静电 力做功的多少与路径无关，只与电荷在电场中的始、末位置有关。电荷在电场中也具有 势能，这种势能叫做电势能。以符号Ep表示。 1 1定义定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。 2 2单

6、位：焦耳单位：焦耳 符号“符号“J” 电子伏“eV” 3 3性质性质 相对性：相对性：电势能是相对的，与零电势能面有关，通常规定大地或无穷远处电势能为 零。 标量性：标量性：电势能是标量，有正负，正负表大小， 系统性：系统性：电势能由电荷和电场共有， （系统性） 三、三、静电力做功与电势能变化的关系静电力做功与电势能变化的关系 正电荷：正电荷： 沿着电场线方向， 静电力做 功，电势能 。逆着 电场线方向，静电力做 功，电势能 。 静电力做负功也称为克服静电力做功。静电力做负功也称为克服静电力做功。 负电荷：负电荷：如果移动的是负电荷呢？（在初末位置固定的情况下，移动正电荷和负电荷 是不同的，学

7、生结合移动正电荷和电场力方向的关系进行分析，教师点评反馈。 ） 即：即：静电力对电荷做正功，电荷的电势能减少，减少的电势能等于静电力做的功。 （分正负电荷两种情况） 静电力对电荷做负功，电荷的电势能增加，增加的电势能等于电荷克服静电力做的 功。 （分正负电荷两种情况） 结论结论：静电力做功是电荷电势能变化的量度：静电力做功是电荷电势能变化的量度，静电力做了多少功静电力做了多少功，电势能电势能就发生就发生多多 少变化少变化。 关系式：WAB = EpA- EpB= -Ep 如果只有静电力做功，减少的电势能全部转化为动能，可得： kBkA WEE 联立得: pAkApBkB EEEE，即电势能与动

8、能之和保持不变。 如果除电场力做功之外还有重力做功，则有： GPBPA WEE 由得： pAkAPApBkBPB EEEEEE 即：在只有重力、电场力做功的情况下，电势能与机械能之和保持不变。即：在只有重力、电场力做功的情况下，电势能与机械能之和保持不变。 例 1.在场强E=1000N/C 的匀强电场中，点电荷q=+210 -3C 从 A 点移动到 B点，再移动 到C， 已知AB间距离l1=2m，BC间距离l2=1m，AB与电场线平行，AB与BC间夹角为 60， 如图所示。 则：电荷从A移动到B，再从B移动到C的过程中，静电力分别做了多少功？电荷的电 势能如何变化？ 3.EP的计算： 引：静电

9、力做的功只能决定在某过程中电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点 电势能的数值，能否求出某点的电势能？ （必需选择零势能位置） 若规定电场中某点电荷的电势能为零，则若规定电场中某点电荷的电势能为零，则电荷在某点的电势能，等于把它从电荷在某点的电势能，等于把它从该该点移点移 动到零势能位置时静电力做的功动到零势能位置时静电力做的功。 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为 0 0， 或把电荷在大地表面的电势或把电荷在大地表面的电势 能规定为能规定为 0 0。 例：规定 B 点电势能为零，则 A 点的电势能表示为： PAPAPBAB EEEW

10、电势能与重力势能的比较 重力势能 电势能 重力做功路径无关，只与始末 位置有关，引入重力势能 电场力做功路径无关， 只与始末 位置有关，引入电势能 重力做功是重力势能转化为其 他形式的能的量度 电场力做功是电势能转化为其 他形式的能的量度 WG = mghA-mghB= -Ep WAB = EpA- EpB= -Ep 重力势能的数值具有相对性， 可以是正值，也可以是负值 电势能的数值具有相对性， 可以 是正值，也可以是负值 重力势能属于物体和重力场组 成的系统 电势能属于电荷和电场组成的 系统 总结： 如何求静电力的功？ W=qEd WAB = EpA- EpB 如何判断电荷电势能的增减？ （据电场力做功） 如何求电荷在某点的电势能？ EpA =WAB （EpB=0） 小结： 作业：