高二物理 第十三章 《電場(chǎng)》 第五節(jié) 電勢(shì)差 電勢(shì)（2）教案 舊人教版

1、第十三章 電場(chǎng) 第五節(jié) 電勢(shì)差 電勢(shì) 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 了解什么是電勢(shì)。掌握電勢(shì)差、等勢(shì)面的概念，在頭腦中建立不同場(chǎng)等勢(shì)面圖景。二、能力目標(biāo)滲透物理學(xué)方法的教育，運(yùn)用理想化方法抽象出等勢(shì)面的空間模型。三、德育目標(biāo)通過(guò)探究性物理學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)生獲得成功的愉悅，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)參與物理學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)的信心教學(xué)重點(diǎn)電勢(shì)差、電勢(shì)的概念，電勢(shì)能的改變與電場(chǎng)力做功的關(guān)系，電功計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)電勢(shì)差的定義（比值）及“在電場(chǎng)中電場(chǎng)力對(duì)電荷做功引起電荷的電勢(shì)能的減少”的認(rèn)識(shí)。教學(xué)方法類比法教學(xué)用具投影儀、幻燈片課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過(guò)程一、引入新課前面我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)用來(lái)描述電場(chǎng)力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)物理量場(chǎng)強(qiáng)（E）。下

2、面一起來(lái)回憶一下有關(guān)內(nèi)容：（1）電場(chǎng)的基本性質(zhì)；（2）場(chǎng)強(qiáng)是怎么定義的，方向如何？電場(chǎng)除了具有力的性質(zhì)外，還具有能的性質(zhì)，用什么物理量來(lái)描述這一性質(zhì)電勢(shì)（U）。二、新課教學(xué)1電勢(shì)U放在電場(chǎng)中的電荷具有電勢(shì)能，電勢(shì)能與重力勢(shì)能相似具有相對(duì)性。一般來(lái)說(shuō)如果將一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中，在無(wú)窮遠(yuǎn)處檢驗(yàn)電荷具有的電勢(shì)能為零。電場(chǎng)為做正功電勢(shì)能減少，克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能增加。如圖1所示，將一電量為q的正檢驗(yàn)電荷放在正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，B點(diǎn)為無(wú)窮遠(yuǎn)處。此時(shí)q具有的電勢(shì)能為零，將q由B點(diǎn)移至A點(diǎn)，需克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能增加，如果克服電場(chǎng)力做功為W，B點(diǎn)電勢(shì)能為零，所以A點(diǎn)電勢(shì)能為(W=)，電勢(shì)能與電量比

3、為q。換用2q的檢驗(yàn)電荷，同理可知需克服電場(chǎng)力做功2W，在A點(diǎn)具有電勢(shì)能為2(2W=2)，電勢(shì)能與電量比為22q=q，換用 nq檢驗(yàn)電荷，從 B點(diǎn)到A點(diǎn)需克服電場(chǎng)力做功n，在 A點(diǎn)具有的電勢(shì)能為n，電勢(shì)能與電量的比值為nnq=q。由此可見(jiàn)對(duì)于電場(chǎng)中的某一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，不同檢驗(yàn)電荷具有的電勢(shì)能不同但電勢(shì)能與電量的比值相同，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)。如果將負(fù)檢驗(yàn)電荷q從B點(diǎn)移至A點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，B點(diǎn)電勢(shì)能為零，所以A點(diǎn)電勢(shì)能為，但電勢(shì)能與電量之比為/q，換用-2q，-3q，-nq，結(jié)果一樣。由此可以看出對(duì)于確定的電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，不同的檢驗(yàn)電荷可以具有不同的電勢(shì)能，但電勢(shì)能與電量的比值與檢

4、驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)，由場(chǎng)唯一決定，我們就把這一比值稱為場(chǎng)中這一點(diǎn)的電勢(shì)。如果用U表示電勢(shì)，用表示電荷q的電勢(shì)能，那么U=q（、q、U均可正可負(fù)，計(jì)算時(shí)帶符號(hào)運(yùn)算）。此式只是電勢(shì)的定義式，而不是決定式場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)由場(chǎng)唯一決定。場(chǎng)定了，場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)就唯一確定了，與放不放檢驗(yàn)電荷，放什么樣的檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)。（1）電勢(shì)是相對(duì)的，是相對(duì)于零勢(shì)面來(lái)說(shuō)的，一般選大地或無(wú)限遠(yuǎn)為零勢(shì)面。（2）沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低。如圖2所示：將正檢驗(yàn)電荷q從無(wú)窮遠(yuǎn)分別移至A，B，C，各點(diǎn)電場(chǎng)力所做負(fù)功為WA，WB， WC，且WAWBWC均為正值，WAqWBqWCq。即UAUBUC0沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，同理可證負(fù)電荷電場(chǎng)也如此。（3

5、）正電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為正；負(fù)電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為負(fù)。關(guān)于正電荷的由（2）可知。關(guān)于負(fù)電荷由圖3可知：將正檢驗(yàn)電荷q從無(wú)窮遠(yuǎn)移至A點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零，在A點(diǎn)電勢(shì)能為負(fù)，電勢(shì)能與電量之比為負(fù)，即電勢(shì)為負(fù)。（4）電勢(shì)是標(biāo)量，只有大小沒(méi)有方向。雖是標(biāo)量但有正負(fù)，正的代表比零電勢(shì)高，負(fù)的代表比零電勢(shì)低，而不代表方向。（5）電勢(shì)的單位：伏特（V）2電勢(shì)差電場(chǎng)確定后，場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)就唯一確定了，一般來(lái)說(shuō)不同的點(diǎn)具有不同的電勢(shì)，兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值，稱為這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，也叫電壓。例：A點(diǎn)電勢(shì)UA，B點(diǎn)電勢(shì)UB，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB=UAUB，如UA=10V，UB=5V，UA

6、B=UAUAB=10V（5V）=15V，BA兩點(diǎn)間電勢(shì)差為UBA=UBUA=（5V）10V=15V，UBA=UAB。知道了電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)，由W= qU即可算出電荷在這兩點(diǎn)的電勢(shì)能，從而算出從一點(diǎn)到另一點(diǎn)電勢(shì)能的增量，設(shè)UAUB，則正電荷在A點(diǎn)，電勢(shì)能為UAq，在B點(diǎn)電勢(shì)能為UBq，q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電勢(shì)能減少了qUAqUB。而電勢(shì)能的減少等于電場(chǎng)力做的正功，所以正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做的正功W=qUAqUB=q（UAUB）=qUAB，如果把正電荷q從B點(diǎn)移到A點(diǎn)，電勢(shì)能增加了qUAqUB，而電勢(shì)能的增加等于電場(chǎng)力做的負(fù)功，所以正電荷從 B點(diǎn)移到 A點(diǎn)電場(chǎng)力做的負(fù)功大小為qUAqUB=q（

7、UAUB）=qUAB。與此類似，將負(fù)電荷q從A移到B，或從B移到A，電場(chǎng)力做功的大小仍是qUAB，所以，在電場(chǎng)中AB兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做的功W等于電量q和這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U的乘積，即W=qU，式中q用C做單位，U用V做單位，W用J做單位，利用這個(gè)公式時(shí)，qU都取絕對(duì)值，算出的功W也為絕對(duì)值。說(shuō)明：（1）電勢(shì)能是相對(duì)的，而電勢(shì)能的變化是絕對(duì)的，E= qUAB或E=qUBA，僅由q與兩點(diǎn)間電勢(shì)差決定。（2）電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，末態(tài)減初態(tài)，增量為負(fù)。電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，末態(tài)減初態(tài)，增量E為正。例題：設(shè)電場(chǎng)中AB兩點(diǎn)電勢(shì)差U2.0×102V，帶電粒子的電量q1.2×108C，把q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了多少功？是正功還是負(fù)功？設(shè)UAUB。W=qU=1.2×108×2.0×102J =2.4×106J因?yàn)閁AUB，q為正電荷，故q在B點(diǎn)的電勢(shì)能大于A點(diǎn)電勢(shì)能，即從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電勢(shì)能增加，即電功力做負(fù)功。三、小結(jié)1電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差，類同于重力場(chǎng)中的兩點(diǎn)間的高度差。電勢(shì)差U=W/q U與W、q無(wú)關(guān)，與W、q的比值有關(guān)。2電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，類同于重力場(chǎng)中某點(diǎn)