一、知識與技能
重點學習電勢差概念和電場力做的功與電勢 差之間的關(guān)系。
二、過程與方法
通過電勢差與電場力做的功關(guān)系的學習,培養(yǎng)學生的分析、解決問題的能力.
三、情感態(tài)度與價值觀
分析電勢差、電勢、功的關(guān)系,尋找物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系,培養(yǎng)對物理學科的興趣、堅定思考探索物理的的信念,領(lǐng)略物理方法的奧妙,體會物理科學的力量。
四、重點、難點
電場力做功與電勢差、電勢的關(guān)系。
一?預(yù)習案
1.電場中兩點間的電勢的差值叫電勢差。電勢差就是電壓。
設(shè)電場中A點的電勢為φA,B點的電勢為φB,則AB之間的電勢差表示成UAB=φA-φB,因為UBA=φB-φA所以UAB=-UBA。電場中某點的電勢與零電勢的選取有關(guān),但是電場中兩點間的電勢差與零電勢的選取無關(guān),所以研究電勢差比研究電勢有更加重要的意義。
2.電勢差和電勢的單位都是伏,符號V。電勢差和電勢都是 ,但它們都有正負。電勢的正負表示比零電勢 或 。當取無窮遠處為零電勢時:正點電荷的電場中各點電勢都 零,負點電荷的電場中各點電勢都 零。電勢差的正負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點電勢高于B點電勢;若A、B兩點間電勢差UAB=φA-φB<0,則表明A點電勢低于B點電勢。
3 .電荷在電場中移動時:若電場力做正功,則電荷的電勢能 ;若電場力做負功,則電荷的電勢能 。(電場力做功跟電勢能變化的關(guān)系與重力做功跟重力勢能變化的關(guān)系相似)也就是說電荷q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= q(φA-φB)=q(φA-φB)=q UAB。
4.由此可見在電場中移動電荷時,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)。(這跟重力做功的特征相似)本節(jié)得到的電場力做功公式WAB= q UAB使我們計算電場力做功像計算重力做功一樣簡單方便。
二.探究案
例1 如圖1-5-1電場中有A、B兩點,則下列說法正確的是( )
A、電勢φA>φB,電場強度EA>EB
B、電勢φA>φB,電場強度EA
D、負電荷-q在A點的電勢能大于其在B點時的電勢能
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?
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),電荷的正負號和電勢差的正負號都帶符號進行運算,功的正負號也就確定了。
例3 在電場中把q=2×10-9C的正 電荷從A移到B時電場力做了1.5×10-7J的正功,再把這個正電荷從B移到C時電場力做了4×10-7J的負功,A、B、C三點電勢高低情況如何?A、C間電勢差是多大?
課堂訓(xùn)練
1.下列說法中,正確的 是()
A.在正點電荷的電場中,離點電荷越近場強越大,電勢越高
B. 在負點電荷的電場中,離點電荷越近場強越小,電勢越低
C.兩個等量同種點電荷的連線的中垂面上,各點的電勢都相等
D.兩個等量異種點電荷的連線的中垂面上,各點的電勢都相等
2.下列說法中.不正確的是()
A.電場中的兩個電勢不等的等勢面一定不會相交
B.電場線一定與等勢面垂直
C.把檢驗電荷從電場中a點移到b點電場力做功為零,則電荷一定在等勢面上移動
D把檢驗電荷從電場中a點移到b點電場力做功為零,則a、 b兩點一定在同一等勢面上
3.若帶正電荷的小球只受到電場力的作用,則它在任一段時間內(nèi)()
A.一定沿電場線由高電勢處向低電勢處運動
B.一定沿電場線由低電勢處向高電勢處運動
C.不一定沿電場線運動,但一定由高電勢處向低電勢處運動
D.不一定沿電場線運動,也不一定由高電勢處向低電勢處運動
4.如圖1-5-2所示,在O點置一點電荷Q,以O(shè)為圓心作一圓現(xiàn)將一電荷q從A分別移到圓上的B、C、D三點,則電場力做功最多的過程是()
A.移到B的過程B.移到C的過程
C.移到D的過程D.三個過程一樣多
5.有兩個帶電小球的帶電荷量分別為+q、-q,固定在一長度為L的絕緣桿的兩端,置于場強為E的勻強電場中,桿與場強方向平行,其位置如圖1-5-3所示,若此桿繞過O點,且垂直于桿的軸轉(zhuǎn)過180°,在此過程中電場 力做功為()
A.零B.qELC.2qELD.πqEL
6.如圖1-5-4所示.用絕緣細線懸掛一個帶正電的小球,置于水平向右的勻強電場中,將小球從最低點A無初速釋放,當小球通過B點時具有速度v,則這一過程中( )
A.小球的重力勢能增加
B.小球的電勢能減少
C.增加的重力勢能等于減少的電勢能
D.增加的重力勢能小于減少的電勢能
7.在以點電荷為球心,r為半徑 的球面上,各點相同的物理量是( )
A.電場強度B.同一電荷所受電場力
C.電勢D.同一電荷具有的電勢能
8.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()
A.粒子帶負電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
9. 把一個電量為q=4.0×10-6C的正電荷從電場中的A點移到B點,電場力做了2.0×10-3J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?
10.將一個10- 6C的負電荷從電場中A點移到B點,克服電場力做功2×10-6J,從C點移到D點做電場力做功7×10-6J,若已知B點比C點電勢高3V,則A、D之間的電勢差是多少?
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