2020-2021學(xué)年高中物理人教版必修第三冊教案 第10章電勢能和電勢

電勢能和電勢

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.理解靜電力做功與路徑無關(guān)、電勢能的概念。

2.理解電勢的概念，知道電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量。

3.明確電勢能、電勢、靜電力的功與電勢能的關(guān)系。

二、過程與方法

1.通過對知識的類比能力，培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)象的歸納能力，對問題的分析、

推理能力。

2.通過學(xué)生的理論探究，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生

利用物理語言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力。

三、情感、態(tài)度與價值觀

1.利用知識類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生靈活運用知識和對科

學(xué)的求知欲。

2.利用等勢面圖像的對稱性，形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅，自己畫

圖，在學(xué)習(xí)知識的同時提高對美的感受力和鑒別力。

3.在研究問題時，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法。

【教學(xué)重點】

理解掌握電勢能、電勢的概念及意義。

【教學(xué)難點】

握電勢能與做功的關(guān)系，并能學(xué)以致用。

【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入

1.靜電力，電場強度概念，指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場，從本節(jié)起

將從能量的角度研究電場。

2.復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系：如圖所示從靜電場中靜電力做功使試探電荷獲得

動能入手，提出問題：是什么轉(zhuǎn)化為試探電荷的動能？

A畬…...……B

二、新課教學(xué)

(一)靜電力做功的特點

結(jié)合右圖分析試探電荷q在場強為E的均強電場中沿不同路徑從A運動到

B電場力做功的情況。

(1)q沿直線從A到B---------aE

(2)q沿折線從A到M、再從M到B

(3)q沿任意曲線從A到B；

結(jié)果都一樣，即：W=QELAM=qELABcos^

與重力做功類比，引出：

【結(jié)論】在任何電場中，靜電力移動電荷所做的功，只與始末兩點的位置有

關(guān)，而與電荷的運動路徑無關(guān)。

(二)電勢能

電勢能：由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具

有勢能，這種勢能叫做電勢能。

1.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：

靜電力做的功等于電勢能的變化量。寫成式子為：WAB=EPA-EPB

2.注意：

①電場力做正功，電荷的電勢能減??；電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加。

②電場力做多少功，電勢能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢能與動

能相互轉(zhuǎn)化，而它們的總量保持不變。

③在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為正，負(fù)電荷在

任一點具有的電勢能都為負(fù)。

在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為負(fù)，負(fù)電荷在任

意一點具有的電勢能都為正。

④求電荷在電場中某點具有的電勢能：

電荷在電場中某一點A具有的電勢能EP等于將該點電荷由A點移到電勢零

點電場力所做的功W,即EP=W。

⑤求電荷在電場中A、B兩點具有的電勢能高低：

將電荷由A點移到B點根據(jù)電場力做功情況判斷，電場力做正功，電勢能

減小，電荷在A點電勢能大于在B點的電勢能，反之電場力做負(fù)功，電勢能增

加，電荷在B點的電勢能小于在B點的電勢能。

⑥電勢能零點的規(guī)定：

若要確定電荷在電場中的電勢能，應(yīng)先規(guī)定電場中電勢能的零位置。

關(guān)于電勢能零點的規(guī)定：大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零。

正點電荷的電場中負(fù)點電荷的電場中

一6--------°

E無限遠(yuǎn)E無限遠(yuǎn)

正電荷在電場中，其Ep始終為正正電荷在電場中，其Ep始終為負(fù)

負(fù)電荷在電場中，其Ep始終為負(fù)負(fù)電荷在電場中，其Ep始終為正

所以：電荷在電場中某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零電勢能

位置時電場力所做的功。如上式，若取B為電勢能零點，則A點的電勢能為：

EPA=WAB=QELAB

舉例分析：對圖中的各量附與一定的數(shù)值，后讓學(xué)生計算。

（三）電勢一一表征電場性質(zhì)的重要物理量度

通過研究電荷在電場中電勢能與它的電荷量的比值得出。

1.定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫作電場在

這一點的電勢。用8表示，標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。

（P=-

2.公式：。（與試探電荷無關(guān)）

3.單位：伏特（V）

4.電勢與電場線的關(guān)系：電勢順線降低。（電場線指向電勢降低的方向）

5.零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，

即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇。（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）

三、鞏固練習(xí)

1.將帶電量為6X10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力

做了3X10-5J的功，再從B移到C,電場力做了1.2義10勺的功，則

（1）電荷從A移到B,再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？

（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為

多少?

（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為

多少？

2.一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點移到B點時，電場力做了5

X1（T6j的功，那么（）

A.電荷在B處時將具有5X10-6J的電勢能

B.電荷在B處將具有5X10-6J的動能

C.電荷的電勢能減少了5X106J

D.電荷的動能增加了5義1（）Fj

3.如圖所示，A、B為某電場線上的兩點，那么以下的結(jié)論正確的是（）

A.把正電荷從a移到b,電場力做正功，電荷的電勢能減少

B.把正電荷從a移到b,電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加——?——

c.把負(fù)電荷從a移到b,電場力做正功，電荷的電勢能增加,b

D.從a到b電勢逐漸降低

4.有關(guān)電場中某點的電勢，下列說法中正確的是（）

A.由放在該點的電荷所具有的電勢能的多少決定

B.由放在該點的電荷的電量多少來決定

C.與放在該點的電荷的正負(fù)有關(guān)

D.是電場本身的屬性，與放入該點的電荷情況無關(guān)

【板書設(shè)計】

一、靜電力做功的特點：

與路徑無關(guān)，只與起點和終點的位置有關(guān)

二、電勢能：電荷在電場中具有的勢能

1.靜電力做的功等于電勢能的減少量：

WAB=EPA-EPB

靜電力做正功，電勢能減少

靜電力做負(fù)功，電勢能增加

2.電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置時所做

的功

3.電勢能是相對的，須建立零勢能參考面。

電勢能有正負(fù)之分，負(fù)值表示比零還要小

三、電勢

(D=—

1.定義：q

2.單位：伏特：V,1V=1J/C

3.沿電場線方向電勢降低

4.電勢和電勢能都是相對的，且為標(biāo)量，正負(fù)號均表示大小

5.已知電勢求電勢能EP=q<p

電勢能和電勢

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.理解靜電力做功與路徑無關(guān)、電勢能的概念。

2.理解電勢的概念，知道電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量。

3.明確電勢能、電勢、靜電力的功與電勢能的關(guān)系。

二、過程與方法

1.通過對知識的類比能力，培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)象的歸納能力，對問題的分析、

推理能力。

2.通過學(xué)生的理論探究，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生

利用物理語言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力。

三、情感、態(tài)度與價值觀

1.利用知識類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生靈活運用知識和對科

學(xué)的求知欲。

2.利用等勢面圖像的對稱性，形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅，自己畫

圖，在學(xué)習(xí)知識的同時提高對美的感受力和鑒別力。

3.在研究問題時，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法。

【教學(xué)重點】

理解掌握電勢能、電勢的概念及意義。

【教學(xué)難點】

握電勢能與做功的關(guān)系，并能學(xué)以致用。

【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入

1.靜電力，電場強度概念，指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場，從本節(jié)起

將從能量的角度研究電場。

2.復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系：如圖所示從靜電場中靜電力做功使試探電荷獲得

動能入手，提出問題：是什么轉(zhuǎn)化為試探電荷的動能？

............B

二、新課教學(xué)

（一）靜電力做功的特點

結(jié)合右圖分析試探電荷q在場強為E的均強電場中沿不同路徑從A運動到

B電場力做功的情況。

（1）q沿直線從A到B

（2）q沿折線從A到M、再從M到B

（3）q沿任意曲線從A到B

結(jié)果都一樣，即：W=qELAM=qEL/\Bcos^

與重力做功類比，引出：

【結(jié)論】在任何電場中，靜電力移動電荷所做的功，只與始末兩點的位置有

關(guān)，而與電荷的運動路徑無關(guān)。

（二）電勢能

電勢能：由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具

有勢能，這種勢能叫做電勢能。

1.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：

靜電力做的功等于電勢能的變化量。寫成式子為：WAB=EPA-EPB

2.注意：

①電場力做正功，電荷的電勢能減??；電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加。

②電場力做多少功，電勢能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢能與動

能相互轉(zhuǎn)化，而它們的總量保持不變。

③在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為正，負(fù)電荷在

任一點具有的電勢能都為負(fù)。

在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為負(fù)，負(fù)電荷在任

意一點具有的電勢能都為正。

④求電荷在電場中某點具有的電勢能：

電荷在電場中某一點A具有的電勢能EP等于將該點電荷由A點移到電勢零

點電場力所做的功W,即EP=W。

⑤求電荷在電場中A、B兩點具有的電勢能高低：

將電荷由A點移到B點根據(jù)電場力做功情況判斷，電場力做正功，電勢能

減小，電荷在A點電勢能大于在B點的電勢能，反之電場力做負(fù)功，電勢能增

加，電荷在B點的電勢能小于在B點的電勢能。

⑥電勢能零點的規(guī)定：

若要確定電荷在電場中的電勢能，應(yīng)先規(guī)定電場中電勢能的零位置。

關(guān)于電勢能零點的規(guī)定：大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零。

正點電荷的電場中負(fù)點電荷的電場中

?~~°、--------=-°

E無限遠(yuǎn)E無限遠(yuǎn)

正電荷在電場中，其Ep始終為正正電荷在電場中，其Ep始終為負(fù)

負(fù)電荷在電場中，其Ep始終為負(fù)負(fù)電荷在電場中，其Ep始終為正

所以：電荷在電場中某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零電勢能

位置時電場力所做的功。如上式，若取B為電勢能零點，則A點的電勢能為：

EPA=WAB=QELAB

舉例分析：對圖中的各量附與一定的數(shù)值，后讓學(xué)生計算。

（三）電勢一一表征電場性質(zhì)的重要物理量度

通過研究電荷在電場中電勢能與它的電荷量的比值得出。

1.定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫作電場在

這一點的電勢。用*表示，標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。

（D=—

2.公式：q（與試探電荷無關(guān)）

3.單位：伏特（V）

4.電勢與電場線的關(guān)系：電勢順線降低。（電場線指向電勢降低的方向）

5.零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，

即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇。（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）

三、鞏固練習(xí)

1.將帶電量為6X10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力

做了3X10-5J的功，再從B移到C,電場力做了1.2X10-5J的功，則

（1）電荷從A移到B,再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？

（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為

多少？

（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為

多少？

2.一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點移到B點時，電場力做了5

Xl（）-6j的功，那么（）

A.電荷在B處時將具有5X10FJ的電勢能

B.電荷在B處將具有5X10FJ的動能

C.電荷的電勢能減少了5X106J

D.電荷的動能增加了5X10-6J

3.如圖所示，A、B為某電場線上的兩點，那么以下的結(jié)論正確的是（）

A.把正電荷從a移到b,電場力做正功，電荷的電勢能減少

B.把正電荷從a移到b,電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加----?---->

C.把負(fù)電荷從a移到b,電場力做正功，電荷的電勢能增加“0

D.從a到b電勢逐漸降低

4.有關(guān)電場中某點的電勢，下列說法中正確的是（）

A.由放在該點的電荷所具有的電勢能的多少決定

B.由放在該點的電荷的電量多少來決定

C.與放在該點的電荷的正負(fù)有關(guān)

D.是電場本身的屬性，與放入該點的電荷情況無關(guān)

【板書設(shè)計】

一、靜電力做功的特點：

與路徑無關(guān)，只與起點和終點的位置有關(guān)

二、電勢能：電荷在電場中具有的勢能

1.靜電力做的功等于電勢能的減少量：

WAB=EPA-EPB

靜電力做正功，電勢能減少

靜電力做負(fù)功，電勢能增加

2.電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置時所做

的功

3.電勢能是相對的，須建立零勢能參考面。

電勢能有正負(fù)之分，負(fù)值表示比零還要小

三、電勢

=-

i.定義：4

2.單位：伏特：V,1V=1J/C

3.沿電場線方向電勢降低

4.電勢和電勢能都是相對的，且為標(biāo)量，正負(fù)號均表示大小

5.已知電勢求電勢能EP=

電勢差

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知道電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點的選擇無關(guān)。

2.掌握兩點間電勢差的表達式，知道兩點之間電勢差的正、負(fù)與這兩點電

勢高低之間的對應(yīng)關(guān)系。

3.知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差的關(guān)系，會應(yīng)用靜

電力做功的公式進行計算。

【教學(xué)重難點】

知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差的關(guān)系，會應(yīng)用靜電力

做功的公式進行計算。

【教學(xué)過程】

一、新課教學(xué)

1.電勢差：(又叫電壓)

(1)定義：電場中兩點間電勢的差值叫作電勢差，也叫電壓。

電荷q在電場力作用下由A點移到另一點B的過程中，電場力做的功WAB

與電荷量q的比值，叫A、B兩點之間的電勢差UAB。

(2)定義式：q

(3)單位：伏特符號：V1V=1J/C

(4)物理意義：

電勢差的值即為電場力作用下兩點間移動一庫侖的正電荷電場力做的功。

例如：UAB=10V,移動1庫侖正電荷電場力做功為10J,移動1庫侖負(fù)電荷

電場力做功-10J。

2.靜電力做功與電勢差的關(guān)系

教師引導(dǎo)：

(1)見R由什么決定？跟皿仃、。有關(guān)嗎？

由電場本身的因素決；與q無關(guān)

(2)卬會跟。、^H有關(guān)嗎？

跟。、U/R都有關(guān)

卬=空外8=匪

注意：應(yīng)用公式。時應(yīng)注意各物理量都有符號。

3.電勢與電勢差的比較：

(1)電勢差是電場中兩點間的電勢的差值，9n

(2)電場中某一點的電勢的大小，與選取的參考點有關(guān)；電勢差的大小，

與選取的參考點無關(guān)。

(3)電勢和電勢差都是標(biāo)量，單位都是伏特，都有正負(fù)值：

電勢的正負(fù)表示該點比參考點的電勢大或小；

電勢差的正負(fù)表示兩點的電勢的高低。

【例1】在勻強電場中把電荷量為2.0X1(F9c的點電荷從A點移動到B點，

靜電力做的功為L6X10一7入再把這個電荷從B點移動到C點，靜電力做的功為

-4.0X10-7JO

（1）A、B、C三點中，哪點電勢最高？哪點電勢最低？

（2）A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各是多大？

（3）把電荷量為-1.5X10-9C的點電荷從A移動到C,靜電力做的功是多少？

（4）根據(jù)以上結(jié)果，定性地畫出電場分布的示意圖，標(biāo)出A、B、C三點可

能的位置。

【解答】

（1）A-B,電場力正功，（PA><Pn

C,電場力負(fù)功，（Pr><Pn,（H\<Pc-<PB\>\<PA-<PB\■■<Pc><PA

(Pc>SA>SR

UAr=UAR+U"=80V-200V=-120V

97

UAC=q'^AC=(-1.5X10)X(-120)J=1.8X10J

B

~?E

說明：應(yīng)用“8—一丁計算時，注意各物理量用正負(fù)值代入。

【例2】一個電荷量為IXlCTc的電荷，從電場外某點移到電場內(nèi)的一點A

時，克服電場力做功0.006J,則A點的電勢為600V：如果此電荷從電場外

移到電場內(nèi)的另一點B時，電場力做功0.002J,則B點的電勢為200V,UAB=

400V；若有另一電荷量為0.2C的負(fù)電荷從A移到B點，電場力做正功，大小

為80J。

4.等勢面

定義：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫做等勢面。

教師引導(dǎo):

（1）觀察等勢面與電場線的疏密情況有什么特點？說明什么問題？

（2）觀察等勢面與電場線的的方向有什么特點？

（3）思考：在等勢面上移動電荷，靜電力做功有什么特點？

總結(jié)等勢面的特點：

（1）等勢面越密的位置，電場強度越大。

（2）等勢面與電場線垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。

（3）在等勢面上移動電荷靜電力不做功。

展示幾種常見電場的等勢面

【練習(xí)1】如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的

電勢分別為9&、9H和<Pe,一帶正電粒子射入電場中，其運動軌跡

如實線KLMN所示。由圖可知（）

A.粒子從K到L的過程中，電場力做負(fù)功

B.粒子從L到M的過程中，電場力做負(fù)功

C.粒子從K到L的過程中，電勢能增加

D.粒子從L到M的過程中，動能減少

【練習(xí)2］如圖所示，三個等差等勢面上有a、b、c、d四點，若將一個正

電荷由c經(jīng)a移動到d電場力做正功Wi,若由c經(jīng)b移動到d電場力做正功W2,

則（）

A.—>伍，9、＞5\以、、

C'，''

!b。11：

B.修<W，，(P1V9〉?!rd

/.////

C.伍=仍，9、＜5仍.

D.—=W7,5>5

二、課堂小結(jié)

1.電勢差：兩點的電勢之差，也叫電壓。

2.電勢差的單位：伏特符號V1V=1J/C

3.電勢差是標(biāo)量。

4.靜電力做功與電勢差的關(guān)系：

WAR=qU^R

5.電勢差UAB與q、WAB均無關(guān)，僅與電場中A、B兩位置有關(guān)。故電勢差

反映了電場本身的性質(zhì)。

6.電勢的高低與參考點的選取有關(guān)，但電勢差與參考點的選取無關(guān)。

電勢差

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知道電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點的選擇無關(guān)。

2.掌握兩點間電勢差的表達式，知道兩點之間電勢差的正、負(fù)與這兩點電

勢高低之間的對應(yīng)關(guān)系。

3.知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差的關(guān)系，會應(yīng)用靜

電力做功的公式進行計算。

【教學(xué)重難點】

知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差的關(guān)系，會應(yīng)用靜電力

做功的公式進行計算。

【教學(xué)過程】

一、新課教學(xué)

1.電勢差：（又叫電壓）

（1）定義：電場中兩點間電勢的差值叫作電勢差，也叫電壓。

電荷q在電場力作用下由A點移到另一點B的過程中，電場力做的功WAB

與電荷量q的比值，叫A、B兩點之間的電勢差UAB。

%8=匪

(2)定義式：q

(3)單位：伏特符號：V1V=1J/C

(4)物理意義：

電勢差的值即為電場力作用下兩點間移動一庫侖的正電荷電場力做的功。

例如：UAB=10V,移動1庫侖正電荷電場力做功為10J,移動1庫侖負(fù)電荷

電場力做功-10J。

2.靜電力做功與電勢差的關(guān)系

教師引導(dǎo):

(1)由什么決定？跟W,R、q有關(guān)嗎？

由電場本身的因素決；與叫有、q無關(guān)

(2)VK1H跟q、iR有關(guān)嗎？

跟。、都有關(guān)

注意：應(yīng)用公式q時應(yīng)注意各物理量都有符號。

3.電勢與電勢差的比較：

(1)電勢差是電場中兩點間的電勢的差值，uAR=(PA-9n

(2)電場中某一點的電勢的大小，與選取的參考點有關(guān)；電勢差的大小，

與選取的參考點無關(guān)。

(3)電勢和電勢差都是標(biāo)量，單位都是伏特，都有正負(fù)值：

電勢的正負(fù)表示該點比參考點的電勢大或?。?/p>

電勢差的正負(fù)表示兩點的電勢的高低。

【例1】在勻強電場中把電荷量為2.0X109C的點電荷從A點移動到B點,

靜電力做的功為L6X107Jo再把這個電荷從B點移動到C點，靜電力做的功為

-4.0X10-7JO

(1)A、B、C三點中，哪點電勢最高？哪點電勢最低？

(2)A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各是多大？

(3)把電荷量為-1.5X10-9c的點電荷從A移動到C,靜電力做的功是多少？

（4）根據(jù)以上結(jié)果，定性地畫出電場分布的示意圖，標(biāo)出A、B、C三點可

能的位置。

【解答】

（1）A-B,電場力正功，<PA><Pn

B—C,電場力負(fù)功，9c>9R,但IWc-Wsl>IWA-二Wc>0A

(Pc>9n><PR

3=02V=80V

(2)A”q2.0X10??

=把=空四_V=-200V

q2.0X10-4

UAC=UAft+l/Br=80V-200V=-120V

97

UAC=q'UAC=(-1.5X10)*(-120)J=1.8X10J

(3)

(4)

CAB

―?---------------?---------?--E

以8

說明：應(yīng)用。計算時，注意各物理量用正負(fù)值代入。

【例2】一個電荷量為1X105C的電荷，從電場外某點移到電場內(nèi)的一點A

時，克服電場力做功0.006J,則A點的電勢為600V：如果此電荷從電場外

移到電場內(nèi)的另一點B時，電場力做功0.002J,則B點的電勢為200V,UAB=

400V；若有另一電荷量為0.2C的負(fù)電荷從A移到B點，電場力做正功，大小

為80J。

4.等勢面

定義：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫做等勢面。

教師引導(dǎo)：

（1）觀察等勢面與電場線的疏密情況有什么特點？說明什么問題？

（2）觀察等勢面與電場線的的方向有什么特點？

（3）思考：在等勢面上移動電荷，靜電力做功有什么特點？

總結(jié)等勢面的特點：

（1）等勢面越密的位置，電場強度越大。

（2）等勢面與電場線垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。

（3）在等勢面上移動電荷靜電力不做功。

展示幾種常見電場的等勢面

電勢分別為9&、0R和<Pc,一帶正電粒子射入電場中，其運動軌跡

如實線KLMN所示。由圖可知（）

A.粒子從K到L的過程中，電場力做負(fù)功

B.粒子從L到M的過程中，電場力做負(fù)功

C.粒子從K到L的過程中，電勢能增加

D.粒子從L到M的過程中，動能減少

【練習(xí)2］如圖所示，三個等差等勢面上有a、b、c、d四點，若將一個正

電荷由c經(jīng)a移動到d電場力做正功W”若由c經(jīng)b移動到d電場力做正功W2,

貝U()

'、.抹、'、'、

A.>伍，01>5

Wic\\\

；

B.<仍，<<P?/:rd

5，'.，'

C.w.=6<5

D.—伍，01>5

二、課堂小結(jié)

1.電勢差：兩點的電勢之差，也叫電壓。

2.電勢差的單位：伏特符號V1V=1J/C

3.電勢差是標(biāo)量。

4.靜電力做功與電勢差的關(guān)系：

=QUAH

5.電勢差UAB與q、WAB均無關(guān)，僅與電場中A、B兩位置有關(guān)。故電勢差

反映了電場本身的性質(zhì)。

6.電勢的高低與參考點的選取有關(guān)，但電勢差與參考點的選取無關(guān)。

電勢差與電場強度的關(guān)系

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.理解勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系U=Ed,并且能夠推導(dǎo)出這個關(guān)

系式。

2.會用關(guān)系式U=Ed進行有關(guān)的計算。

3.理解電勢與場強無直接的關(guān)系。

二、過程與方法

通過推導(dǎo)電場強度與電勢差的關(guān)系，使學(xué)生的分析能力和推理能力得到進一

步培養(yǎng)。

三、情感、態(tài)度與價值觀

通過從不同角度認(rèn)識電場強度與電勢、電勢差的關(guān)系，使學(xué)生在遇到具體問

題時要注意分析，不要武斷地下結(jié)論，使學(xué)生養(yǎng)成多角度多方面看問題的學(xué)習(xí)品

質(zhì)。

【教學(xué)重難點】

電勢與場強無直接的關(guān)系；會用關(guān)系式U=Ed進行有關(guān)的計算。

【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入

【提問】你學(xué)過哪些描述電場性質(zhì)的物理量？

【學(xué)生答】電場的兩大性質(zhì)：①力的性質(zhì)，由電場強度描述，可用電場線形

象表示；②能的性質(zhì)：由電勢、電勢差描述，可用等勢面形象表示。

【提問】等勢面有哪些特點？

【學(xué)生答】等勢面的特點：①沿等勢面移動電荷電場力不做功；②等勢面與

電場線垂直，且電場線從高電勢指向低電勢；③任兩個等勢面不相交。

【過渡】既然場強、電勢、電勢差都描述電場的性質(zhì)，它們之間一定存在關(guān)

系、什么關(guān)系呢？下面我們就來推導(dǎo)它們間的關(guān)系。

二、新課教學(xué)

1.電勢差與電場強度的關(guān)系

【提問】在場強為E的勻強電場中，將一個帶電量為q的正電荷由A點移動

到B點，電場力做了多少功？

--------------------------------------->E

【學(xué)生答】

W=qUAB

F=Eq

W=Fd=Eqd

【提問】在場強為E的勻強電場中，將一個帶電量為q的正電荷由A點移動

到B點，電場力做了多少功？A、B兩點間的電勢差是多少？從A到C呢？其中

AB=S,AC=d；AB和AC的夾角為??。

7B

【學(xué)生答】

解:F=Eq

WAB=FS-cosa=E-q-S-cosa

UAB=WIq=E-S-cosa=Ed

WAC=Fd=Eqa

UAC=W/q=E-d

總結(jié)：從A到B與從A到C相同！

在勻強電場中，沿場強方向的兩點間的電勢差等于場強與這兩點的距離的乘

積。

U=Ed

在勻強電場中，場強在數(shù)值上等于沿場強方向每單位距離上的電勢差

E=U/d

一起總結(jié)適用條件：

(1)勻強電場

(2)d為沿場強方向電荷移動的距離

2.探究電勢與電場強度的關(guān)系

【提問】電場強度大電勢是否一定高？反之又如何？

學(xué)生：思考并回答上面的問題。

E的值是客觀存在的，而電勢的值與零電勢點選取有關(guān)，所以上述問題不可

能有肯定答復(fù)。

教師：那一般地，規(guī)定了無窮遠(yuǎn)處為零電勢點，上述問題如何？

【提示學(xué)生】可從直觀表示它們的電場線和等勢面的分布圖討論。

【學(xué)生分析】一些同學(xué)舉到了正點電荷電場的例子分析：

???A點比B點所在處電場線密,

EA>EB

而沿電場線方向電勢逐漸降低

<PA>CPU

故E大處，。一定高。

【提醒學(xué)生注意】不能從若干特殊例子隨便概括出帶有一般性的結(jié)論。要想

肯定一個命題，必須做一般性的證明，要想否定一個命題，只要舉出一個反例即

可。

【學(xué)生舉例】有同學(xué)會想到負(fù)點電荷的電場。

<<p

而<PAB

反之，學(xué)生由以上兩例分析得：9高處E也不一定大。

教師：總結(jié)，E大處9不一定高；0高處￡不一定大。

【提問】電場強度為零的點電勢一定為零嗎？反之又如何呢？

（若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處為零電勢點）

等量同種點電荷連線中點：根據(jù)場強的疊加，此點E=0,而選取一條無限接

近該點的電場線可知：沿電場線方向電勢降低，至無窮遠(yuǎn)處為0,則該點<P>

0

等量異種點電荷連線中點：由圖知，兩點電荷連線的中垂線為一等勢面而伸

向無窮遠(yuǎn)，，此點（0=0,而由圖可得，此點EW0

總結(jié),E為零處9不一定為零;0為零處E不一定為零

結(jié)論：場強與電勢無直接關(guān)系。

3.三個場強公式的區(qū)別

區(qū)別物理意義適用范圍

F是電場強度大小的

F=-適用—切電場

q定義式

是真空中點電荷場強的在真空中，

E=k

^2決定式場電荷Q是點電荷

u勻強電場中

勻強電場

E=d場強與電勢差的關(guān)系式

4.場強與電勢的比較

電場強度E電勢

1描述電場的力的性質(zhì)描述電場的能的性質(zhì)

電場中某點的場強等于放在該點的點電荷所電場中某點的電勢等于該點跟選定的標(biāo)準(zhǔn)位

2受的電場力F跟點電荷電量q的比值，E=￡,置（零電勢點）間的電勢差。。，3在數(shù)

q

E在數(shù)值上等于單位正電荷所受的電場力值上等于單位正電荷所具有的電勢能

3矢量標(biāo)量

4單位：N/C;V/m伏(1V=1J/C)

5電勢沿著電場強度的方向降落

三、鞏固練習(xí)

【練習(xí)1］如圖，在勻強電場中的M、N兩點距離為2cm,兩點間的電勢差

為5V,M、N連線與場強方向成60°角,則此電場的電場

強度多大？

解：根據(jù)d，得

yMN__________

-2

MN?cos602xl0x0.5=500V/mo

【練習(xí)2】如圖所示，在場強為E=4.0X10%/C的勻強電場中有相距5cm的

A、B兩點，兩點連線與電場強度成30°角。求A、B兩點間的電勢差。

解析：A、B連線不沿電場方向，不能直接用公式lhB=Ed計算A、B兩點間的

電勢差。根據(jù)勻強電場的等勢面是與場強方向垂直的平面這一性質(zhì)，可過B點作

一等勢面，在等勢面上找一點"，使A、夕的連線沿場強方向，求0梯，即可。

解：過B點作一垂直于電場線的平面即等勢面，過A點作電場線的平行線，

二者交于5'點，如圖，顯然5B二①'B，UAB=UAB，

UAB=EAB'=EABCG^=4.0x103*0.05x且

2N/C=l.7X102N/C

說明：用本節(jié)的兩個公式解題一定要注意適用條件，還要注意必須使用國際

單位。通過此題可以看出場強方向是電勢降落最快的方向，即是通過相同距離電

勢降落最大的方向。這個結(jié)論對非勻強電場也成立。

【練習(xí)3】圖中，A、B、C三點都在勻強電場中，已知ACJLBC,ZABC=60°,

BC=20cmo把一個電量q=105c的正電荷從A移到B,靜電力做功為零；從B移

到C,靜電力做功為-1.73xl0-3j,則該勻強電場的場強大小和方向是（

A.865V/m,垂直AC向左

B.865V/m,垂直AC向右

C.1000V/m,垂直AB斜向上

D.1000V/m,垂直AB斜向下

解析：把電荷q從A移到B電場力不做功，說明A、B兩點在同一等勢面上。

因該電場為勻強電場，等勢面應(yīng)為平面，故圖中直線AB即為等勢線，電場方向

應(yīng)垂直于等勢面，可見，選項A、B不正確。

一嘖一-⑺火爐

qV=-173V,B點電勢比C點低173V,因電場線指

向電勢降低方向，所以場強方向必垂直于AB斜向下。場強大小

173

石=牛=_4802x3

dBCsmGO=2V/m=1000V/mo

電勢差與電場強度的關(guān)系

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.理解勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系U=Ed,并且能夠推導(dǎo)出這個關(guān)

系式。

2.會用關(guān)系式U=Ed進行有關(guān)的計算。

3.理解電勢與場強無直接的關(guān)系。

二、過程與方法

通過推導(dǎo)電場強度與電勢差的關(guān)系，使學(xué)生的分析能力和推理能力得到進一

步培養(yǎng)。

三、情感、態(tài)度與價值觀

通過從不同角度認(rèn)識電場強度與電勢、電勢差的關(guān)系，使學(xué)生在遇到具體問

題時要注意分析，不要武斷地下結(jié)論，使學(xué)生養(yǎng)成多角度多方面看問題的學(xué)習(xí)品

質(zhì)。

【教學(xué)重難點】

電勢與場強無直接的關(guān)系；會用關(guān)系式U=Ed進行有關(guān)的計算。

【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入

【提問】你學(xué)過哪些描述電場性質(zhì)的物理量？

【學(xué)生答】電場的兩大性質(zhì)：①力的性質(zhì)，由電場強度描述，可用電場線形

象表示；②能的性質(zhì)：由電勢、電勢差描述，可用等勢面形象表示。

【提問】等勢面有哪些特點？

【學(xué)生答】等勢面的特點：①沿等勢面移動電荷電場力不做功；②等勢面與

電場線垂直，且電場線從高電勢指向低電勢；③任兩個等勢面不相交。

【過渡】既然場強、電勢、電勢差都描述電場的性質(zhì)，它們之間一定存在關(guān)

系、什么關(guān)系呢？下面我們就來推導(dǎo)它們間的關(guān)系。

二、新課教學(xué)

1.電勢差與電場強度的關(guān)系

【提問】在場強為E的勻強電場中，將一個帶電量為q的正電荷由A點移動

到B點，電場力做了多少功？

E

AB

——+

d

【學(xué)生答】

W=qUAB

F=Eq

W=Fd=Eqd

【提問】在場強為E的勻強電場中，將一個帶電量為q的正電荷由A點移動

到B點，電場力做了多少功？A、B兩點間的電勢差是多少？從A到C呢？其中

AB=S,AC=d；AB和AC的夾角為??。

【學(xué)生答】

解：F=Eq

WAB=F-S-cosa=E-q-S-cosa

UAB=W/q=ES-cosa=Ed

WAC=Fd=Eqa

UAC=W/q=E?d

總結(jié)：從A到B與從A到C相同！

在勻強電場中，沿場強方向的兩點間的電勢差等于場強與這兩點的距離的乘

積。

U=Ed

在勻強電場中，場強在數(shù)值上等于沿場強方向每單位距離上的電勢差

E=U/d

一起總結(jié)適用條件：

(1)勻強電場

(2)d為沿場強方向電荷移動的距離

2.探究電勢與電場強度的關(guān)系

【提問】電場強度大電勢是否一定高？反之又如何？

學(xué)生：思考并回答上面的問題。

E的值是客觀存在的，而電勢的值與零電勢點選取有關(guān)，所以上述問題不可

能有肯定答復(fù)。

教師：那一般地，規(guī)定了無窮遠(yuǎn)處為零電勢點，上述問題如何？

【提示學(xué)生】可從直觀表示它們的電場線和等勢面的分布圖討論。

【學(xué)生分析】一些同學(xué)舉到了正點電荷電場的例子分析：

???A點比B點所在處電場線密，

.'.EA>EB

而沿電場線方向電勢逐漸降低

(PA>9B

故E大處，9一定高。

【提醒學(xué)生注意】不能從若干特殊例子隨便概括出帶有一般性的結(jié)論。要想

肯定一個命題，必須做一般性的證明，要想否定一個命題，只要舉出一個反例即

可。

【學(xué)生舉例】有同學(xué)會想到負(fù)點電荷的電場。

由圖可知:EC>ED

<<p

而B

反之，學(xué)生由以上兩例分析得：s高處E也不一定大。

教師：總結(jié)，E大處。不一定高；。高處E不一定大。

【提問】電場強度為零的點電勢一定為零嗎？反之又如何呢？

（若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處為零電勢點）

等量同種點電荷連線中點：根據(jù)場強的疊加，此點E=0,而選取一條無限接

近該點的電場線可知：沿電場線方向電勢降低，至無窮遠(yuǎn)處為0,則該點<P>

0

等量異種點電荷連線中點：由圖知，兩點電荷連線的中垂線為一等勢面而伸

向無窮遠(yuǎn)，，此點<P=Q,而由圖可得，此點EW0

總結(jié)，E為零處0不一定為零；9為零處E不一定為零

結(jié)論：場強與電勢無直接關(guān)系。

3.三個場強公式的區(qū)別

區(qū)別物理意義適用范圍

F是電場強度大小的

￡=-適用于一切電場

q定義式

E=k4是真空中點電荷場強的在真空中，

rz決定式場電荷Q是點電荷

U勻強電場中

E勻強電場

=d場強與電勢差的關(guān)系式

4.場強與電勢的比較

電場強度E電勢

1描述電場的力的性質(zhì)描述電場的能的性質(zhì)

電場中某點的場強等于放在該點的點電荷所電場中某點的電勢等于該點跟選定的標(biāo)準(zhǔn)位

2受的電場力F跟點電荷電量q的比值，E=￡,置(零電勢點)間的電勢差。吟,9在數(shù)

q

E在數(shù)值上等于單位正電荷所受的電場力值上等于單位正電荷所具有的電勢能

3矢量標(biāo)量

4單位：N/C;V/m伏(1V=1J/C)

5電勢沿著電場強度的方向降落

三、鞏固練習(xí)

【練習(xí)1］如圖，在勻強電場中的M、N兩點距離為2cm,兩點間的電勢差

為5V,M、N連線與場強方向成60°角，則此電場的電場

強度多大?

E_UMN

解：根據(jù)一d,得

E-yMN5

2

W-cos602x10x0.5=500V/mo

【練習(xí)2】如圖所示，在場強為E=4.OX1()3N/C的勻強電場中有相距5cm的

A、B兩點，兩點連線與電場強度成30°角。求A、B兩點間的電勢差。

解析：A、B連線不沿電場方向，不能直接用公式lhB=Ed計算A、B兩點間的

電勢差。根據(jù)勻強電場的等勢面是與場強方向垂直的平面這一性質(zhì)，可過B點作

一等勢面，在等勢面上找一點"，使A、9的連線沿場強方向，求"仍即可。

解：過B點作一垂直于電場線的平面即等勢面，過A點作電場線的平行線,

二者交于5'點，如圖，顯然如=嫁，外8=。的

3

UAB=EAB'=EABCOS30=4.0x10x().05

2N/C=l.7X102N/C

說明：用本節(jié)的兩個公式解題一定要注意適用條件，還要注意必須使用國際

單位。通過此題可以看出場強方向是電勢降落最快的方向，即是通過相同距離電

勢降落最大的方向。這個結(jié)論對非勻強電場也成立。

【練習(xí)3】圖中，A、B、C三點都在勻強電場中，已知ACLBC,ZABC=60°,

BC=20cmo把一個電量q=105C的正電荷從A移到B,靜電力做功為零；從B移

到C,靜電力做功為-1.73x10-31，則該勻強電場的場強大小和方向是(

c；..-j

A.865V/m,垂直AC向左

B.865V/m,垂直AC向右i/

C.1000V/m,垂直AB斜向上：/

A/

D.1000V/m,垂直AB斜向下

解析：把電荷q從A移到B電場力不做功，說明A、B兩點在同一等勢面上。

因該電場為勻強電場，等勢面應(yīng)為平面，故圖中直線AB即為等勢線，電場方向

應(yīng)垂直于等勢面，可見，選項A、B不正確。

〃_嘖_—L73xl(f3

UBC——35

q10v=-173V,B點電勢比C點低173V,因電場線指

向電勢降低方向，所以場強方向必垂直于AB斜向下。場強大小

BCsin60=2V/m=1000V/mo

電容器的電容

【教學(xué)目標(biāo)】

1.了解電容器概念及基本作用。

2.了解電容器的結(jié)構(gòu)，了解常用電容器種類。

3.知道平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)，有什么關(guān)系？

【教學(xué)重點】

電容的概念，影響電容大小的因素。

【教學(xué)難點】

電容的概念，電容器的電量與電壓的關(guān)系，電容的充、放電。

【教學(xué)過程】

一、新課引入

教師：兩塊相互靠近，平行放置的金屬板，如果分別帶上等量異種電荷，它

們之間有沒有電場？

兩金屬板間有沒有電勢差?

教師歸納小結(jié)

由此可見，相互靠近的兩金屬板構(gòu)成的裝置具有儲存電荷的作用，或者說它

可以容納電荷，而兩板所帶正、負(fù)電荷越多，板間電場就越強，兩板間的電勢差

就越大。

那么有什么方法可以使兩金屬板帶上正、負(fù)電荷呢？

將兩金屬極分別按到電源的正、負(fù)兩板上（同時畫出電路）

將“25V,4700