2019-2020年高中物理 第一章 靜電場 5.電勢差 名師教案 新人教A版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第一章 靜電場 5.電勢差 名師教案 新人教A版選修3-1 前置診斷： 本節(jié)重點學(xué)習(xí)電勢差概念，同時學(xué)習(xí)電場力做的功與電勢差之間的關(guān)系。 １．電場中兩點間的電勢的差值叫電勢差。電勢差也叫 。設(shè)電場中A點的電勢為φA，B點的電勢為φB，則AB間的電勢差表示成UAB= ，因為UBA= 所以UAB=－UBA。電場中某點的電勢與零電勢的選取 關(guān)，電場中兩點間的電勢差與零電勢的選取 關(guān)。 ２．電勢差和電勢的單位都是特，符號 ；電勢差和電勢都是　　　，但它們都有正負(fù)。電勢的正負(fù)表示比零電勢　　或　　。當(dāng)取無窮遠(yuǎn)處為零電勢時：正點電荷的電場中各點電勢都　　零，負(fù)點電荷的電場中各點電勢都　　零。電勢差的正負(fù)表示電場中兩點電勢的高低：若A、B兩點間電勢差UAB=φA-φB>0，則表明A點電勢 于B點電勢；若A、B兩點間電勢差UAB=φA-φB<0，則表明A點電勢 于B點電勢。 3．電荷q在電場中從A移到B時，電場力做功WAB等于電荷在A、B兩點時的電勢能之差。即WAB=EPA-EPB=qφA-qφB= 。電場中移動電荷時，電場力做的功只與電荷的　　位置有關(guān)，而與電荷運動的具體　　　無關(guān)。本節(jié)得到的電場力做功公式WAB= 使我們計算電場力做功像計算重力做功一樣簡單方便。 答案：1.電壓 φA-φB φB-φA 有 無 2. V 標(biāo)量 高 低 大于 小于 高 低 3. qUAB 路徑 qUAB 專家說課： 用不同的位置作為測量高度的起點，同一地方的高度的數(shù)值就不相同，但兩個地方的高度差卻保持不變。選擇不同的位置作為電勢的零點，電場中某點電勢的數(shù)值也會改變，類比一下，是否電場中某兩點間的電勢的差值也保持不變呢？本節(jié)課就來研究一下這個問題。 一．在電場中移動電荷電場力做的功W=qU，只與始末位置的電勢差有關(guān)。在只有電場力做功的情況下，電場力做功的過程是電勢能和動能相互轉(zhuǎn)化的過程。無論對正電荷還是負(fù)電荷，只要電場力做功，電勢能就減小，克服電場力做功，電勢能就增大；正電荷在電勢高處電勢能大；負(fù)電荷在電勢高處電勢能?。焕霉絎=qU進行計算時，各量都取絕對值，功的正負(fù)由電荷的正負(fù)和移動的方向判定。 二．本節(jié)課標(biāo)及其解讀。理解電勢差（1）理解電勢差的概念，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(dá)公式，知道兩點之間電勢差的正負(fù)號與這兩點的電勢高低之間的對應(yīng)關(guān)系，能進行有關(guān)計算；（3）知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差之間的關(guān)系，會應(yīng)用靜電力做功的公式進行相關(guān)計算；（4）了解電勢差、電勢、電勢能之間的區(qū)別和聯(lián)系。 三．本節(jié)由電勢概念為起點，再次用類比的方法，把電勢差與高度差相類比引入。靜電力做功公式WAB=qUAB的推導(dǎo)和具體應(yīng)用是本節(jié)的重點，本節(jié)的教學(xué)難點是靜電力做功公式中正負(fù)號的應(yīng)用與正負(fù)號的理意義。本節(jié)教學(xué)易錯點有三個：1．忽略電勢差的正負(fù)，平時不注重順序UAB=φA－φB；2．利用WAB=qUAB求功時，可以把q、UAB的正負(fù)號直接代入求出功的正負(fù)，也可代絕對值，根據(jù)具體情況確定正負(fù)功；3．電場力做功與電勢能的對應(yīng)關(guān)系WAB=EPA－EPB。本節(jié)教學(xué)疑點為WAB=qUAB的推導(dǎo)；電勢差的絕對性。 四．教材中特別重視的問題：認(rèn)識靜電力做功與電勢差關(guān)系，理解WAB、q、UAB三個物理量正負(fù)的應(yīng)用，如書本P21 例1是一個很好的例題。 課堂探究： 一．在研究微觀粒子時常用電子伏特（ev）做能量的單位，1ev等于一個電子經(jīng)過1v電壓加速后所增加的動能或一個電子經(jīng)過1v電壓加速電場力所做的功，由電場力做功的公式W=Uq可得，1J=1.610－19ev。 二．利用公式W=Uq做每道題都應(yīng)該畫出示意圖，抓住電場線這個關(guān)鍵。電場線能表示電場強度的大小和方向，能表示電勢降低的方向。有了這個直觀的示意圖，可以很方便地判定點電荷在電場中受力、做功、電勢能變化等情況。 案例精析： 【例1】帶電荷量q=+5.010-8C的點電荷從A點移到B點時，克服電場力做功3.010—6J．已知B點的電勢為UB=20V．求： (1)A、B間的電勢差； (2)A點的電勢； (3)q從A到B的電勢能變化； (4)將q=-5.0x10—8C的點電荷放在A點時它的電勢能． 解析：(1) A、B兩點間電勢差的大小為 U=W/q=3.010-6/(5.010-8)=60v A點電勢低于B點電勢，所以A、B兩點的電勢差UAB=－60V． (2)A點電勢= UAB +=(－60V)+20V=－40V． (3)q從A到B克服電功力做功，電勢能一定增加EP=W=3.010—6J (4)A點電勢UA=－40V，比零電勢低，q為負(fù)電荷，從零電勢點移到A點過程中克服電場力做功，所以q在A點的電勢能為正值． EP=q(UA－0)=5.010—840J =210—6J 【例2 】 在某電場中的A、B兩點間移動電量為q的電荷時，電荷的電勢能的減少量為ΔE，ΔE跟電荷電量q的比值為5V，A、B兩點間電勢差為多少？如在A、B間移動電量為2q的電荷時，該電荷的電勢能的變化為多少？這時A、B間的電勢差多少？ 解析： 由于電荷電勢能減少，電場力做正功，WAB=ΔE，所以A、B兩點間的電勢差UAB=WAB/q=ΔE/q=5V。電場中兩點間電勢差是電場固有的，與被移動的電荷無關(guān)，故在A、B間移動2q電荷時，A、B間電勢差仍是5V。電場力做功WAB=qUAB，與移動電荷的電量成正比，所以電荷電勢能的變化也與電荷的電量成正比，故移動2q電量的電荷時，該電荷的電勢能變化為2ΔE。 拓展 在電場力做功公式WAB= q UAB中，UAB是由電場的性質(zhì)決定的，與被移動的電荷無關(guān)，電荷的正負(fù)號和電勢差的正負(fù)號都帶符號進行運算，功的正負(fù)號也就確定了。 三維達(dá)標(biāo)： 基礎(chǔ)練習(xí) 1. 關(guān)于電勢差的說法中，正確的是（ B ） A．兩點間的電勢差等于電荷從其中一點移到另一點時，電場力所做的功 B．1C電荷從電場中一點移動到另一點，如果電場力做了1J的功，這兩點間的電勢差就是1V C．在兩點間移動電荷時，電場力做功的多少跟這兩點間的電勢差無關(guān) D．兩點間的電勢差的大小跟放入這兩點的電荷的電量成反比 2. 一個點電荷，從電場中的A點移到B點，電場力做功為零，則(　D ) A．A、B兩點的場強一定相等； B．該點電荷一定沿等勢面運動； C．作用于該點電荷的電場力與其移動方向總是垂直的； D．A、B兩點電勢一定相等． 3. 在靜電場中有a、b、c三點，有一個電荷q1=310-8 C，自a移到b，電場力做功310-6 J.另有一個電荷q2=-110-8 C，自a移到c，電場力做功310-6 J，則a、b、c三點的電勢由高到低的順序是 ,b、c兩點間的電勢差Ubc為 V. 答案：c、a、b -400V 4. 一個帶正電的質(zhì)點，電量q=2.010-9庫，在靜電場中由a點移到b點，在這過程中，除電場力外,其他力作的功為6.010-5焦，質(zhì)點的動能增加了8.010-5焦，則a、b兩點間的電勢差為多大? 答案：104V 綜合躍升 5. （xx廣東3）如圖所示的勻強電場E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A＇、B＇、C＇、D＇作為頂點構(gòu)成一正方體空間，電場方向與面ABCD垂直。下列說法正確的是（ AD ） A．AD兩點間電勢差UAD與A A＇兩點間電勢差UAA′相等 B．帶正電的粒子從A點沿路徑A→D→D＇移到D＇點，電場力做正功 C．帶負(fù)電的粒子從A點沿路徑A→D→D＇移到D＇點，電勢能減小 D．帶電的粒子從A點移到C＇點，沿對角線A C＇與沿路徑A→B→B＇→C＇電場力做功相同 A B E 6. （xx上海2A）如圖所示，把電量為－510－9 C的電荷，從電場中的A點移到B點，其電勢能_________（選填“增大”、“減小”或“不變”）；若A點的電勢UA＝15 V，B點的電勢UB＝10 V， 則此過程中電場力做的功為_____________． 答案：增大；－2.510－8 J 7. 將一個10-6C的負(fù)電荷從電場中A點移到B點，克服電場力做功210-6J，從C點移到D點做電場力做功710-6J，若已知B點比C點電勢高3V，則A、D之間的電勢差是多少？ 答案：UAD=-2V 圖1-5-5 8. 把一個電量為q=4.010-6C的正電荷從電場中的A點移到B點，電場力做了2.010-3J的功，（1）A、B兩點的電勢差多大？（2）取A點為零電勢點，B點的電勢多大？（3）若取B點為零電勢點，A點的電勢多大？ 答案：（1）UAB=500V，（2）-500V，（3）+500V 互動實踐 + Q A B C 圖1-37 9. 如圖1-5-5所示，三條虛線表示某電場的三個等勢面，其中φ1=10V，φ2=20V，φ3=30V一個帶電粒子只受電場力作用，按圖1-5-5中實線軌跡從A點運動到B點，由此可知( ABD ) A.粒子帶負(fù)電 B.粒子的速度變大 C.粒子的加速度變大 D.粒子的電勢能變大 10. 如圖1-37所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，它與以正點電荷Q為圓心的某一圓交于B、C兩點，質(zhì)量為m，帶電量為-q的有孔小球從桿上A點無初速下滑，已知q遠(yuǎn)小于Q，AB=h，小球滑到B點時速度大小為，求：⑴小球由A到B過程中電場力做的功⑵A、C兩點的電勢差. 答案：