【公开课】电势能和电势+教案高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.docx

第十章 静电场中的能量课时10.1电势能和电势一、 教材分析本节内容在电场强度之后电势差之前起到承上启下的作用学习本节内容为后面学习电势差、电功、电动势、磁场中的能量转化奠定一定的基础，同时，本节内容也是对功能关系的补充和完善同时本节课采用多种物理思维方法尤其是类比法教材中将静电力做功特点与电势能的概念等内容类比重力做功特点、重力势能进行讲解，理解难度较小从电场对电荷做功的角度出发，推出匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关，进而推出对非匀强电场也适用通过与重力势能类比，说明电荷在电场中也具有电势能电场力做功的过程就是电势能的变化量，不能决定电荷在电场中的电势能的数值，需要先规定零电势能面本节内容要求学生理解电场中能的性质，理解难度大，是本节的重点和难点二、 学情分析静电场是引力场后又一个关于场的问题静电场中的概念比较抽象，不能直接感受，不易理解加上电场是空间分布，所以需要有较强的抽象思维能力和空间想象能力，这是学习中需要面临的困难，因此建立电势能和电势的概念是一个比较困难的过程学生在知识上已经通过前面的学习从力的角度学习和研究电荷的特点，但是在在能力上学生分析能力有限，理解程度有限，对字母推导公式理解能力有限。

三、 教学目标1. 知道静电力做功与路径无关2. 知道静电场中的电荷具有电势能3. 了解电势能、电势的含义4. 了解电势与电场线的关系5. 知道沿着电场线的方向电势能逐渐降低6. 知道电势能变化与电场力做功的关系四、 重难点重点：1.知道电势的定义方法、定义式、单位 2.理解静电力做功与电势能变化的关系难点：1.理解电势能的概念 2.认识电势能的相对性五、 授课内容一、静电力做功的特点1．特点：静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关2．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE·LABcosθ，其中θ为静电力与位移间的夹角典例1】如图所示是以电荷+Q为圆心的一组同心圆(虚线)，电场中有A、B、C、D四点现将一带电荷量为q的正点电荷由A点沿不同的路径移动到D点，沿路径①做功为W1，沿路径②做功为W2，沿路径③做功为W3，则 (　　)　　　　　 　　　　　 　　　　　 A.W2W3>W1D.因不知道q的具体数值，故无法进行判断【典例2】如图所示，电场强度为E的匀强电场中，带电荷量为+q的电荷沿直线AB、折线ACB、曲线ANB运动，已知AB长为d，关于静电力做的功和大小关系，下列说法正确的是 (　　)A.沿折线ACB运动时，静电力做功最多B.沿直线AB运动时，静电力做功最少C.沿直线AB运动时，静电力做功为qEdD.沿直线AB运动时，静电力做功最多【变式1】如图所示，在场强为E的水平匀强电场中，一根长为l的绝缘杆，两端分别固定着带有电荷量+q和-q的小球(大小不计)。

现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，则转动中带电小球克服静电力做功为　　　　 二、电势能1．概念：电荷在电场中具有的势能用Ep表示2．静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量，WAB＝EpA－EpB3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力所做的功电势能具有相对性）4．零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把电荷在离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为零5.系统性：电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的类比重力做功、重力势能、零势能面）【典例1】如图所示，真空中有一对平行金属板，分别接在电源的两极上，一个带正电荷的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板附近向负极板运动，则该带电粒子在运动过程中 (　　)A.静电力对它做正功，电势能增加B.静电力对它做正功，电势能减少C.静电力对它做负功，电势能增加D.静电力对它做负功，电势能减少【典例2】a、b为电场中的两个点，如果把电荷量q=-3×10-8 C的负电荷从a点移动到b点，静电力对该电荷做了6×10-7 J的正功，则该电荷的电势能 (　　)A.增加了3×10-7 JB.增加了3×10-8 JC.减少了6×10-7 JD.减少了1.8×10-14 J【典例3】一个带正电的粒子沿曲线从a到b越过匀强电场，则以下说法正确的是 (　　)A.静电力做正功，电势能增加B.静电力做正功，电势能减少C.静电力做负功，电势能增加D.静电力做负功，电势能减少【变式1】(多选)如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负的试探电荷在这个电场中仅在静电力作用下运动的轨迹。

若电荷是从a处运动到b处，以下判断正确的是 (　　)A.电荷的加速度减小 B.电荷的动能减小C.电荷的电势能减小 D.电荷的电势能增大三、电势1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比2．定义式：φ＝3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1 V＝1 J/C4．特点(1)相对性：电场中各点电势的大小，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取离场源电荷无限远或大地为零电势位置2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低典例1】关于公式φ=Epq，可知 (　　)A.电场中某点的电势，与放在该点的电荷具有的电势能成正比B.电场中某点的电势，与放在该点的电荷的电荷量成反比C.电场中某点的电势，与该点是否有电荷、电荷的正负及电荷量的大小有关D.放入电场中某点的电荷不同，电势能也不同，但电势能与电荷量的比值保持不变【典例2】(多选)下列说法中正确的是 (　　)A.沿电场线方向场强一定减小B.沿电场线方向电势一定降低C.电场线上每点的切线方向都和该点的场强方向一致D.在静电力作用下，正电荷一定从高电势处向低电势处移动【典例3】某静电场中有一点P，关于P点的电场强度与电势，下列说法正确的是 (　　)A.若放在P点的试探电荷的电荷量减半，则P点的场强减半B.若放在P点的试探电荷的电荷量减半，则P点的电势减半C.P点的场强、电势由电场本身决定，与试探电荷无关D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向【变式1】在静电场中，让电子逆着电场线的方向由A点移到B点，如图所示，则(深度解析)A.静电力做正功，A点电势高于B点B.静电力做正功，A点电势低于B点C.静电力做负功，A点电势高于B点D.静电力做负功，A点电势低于B点【变式2】如图所示，真空中A点固定一点电荷，B、C是该点电荷电场中的两点，下列关于这两点的场强E的大小和电势φ的高低关系的判断正确的是 (　　)A.EB>EC B.EBφC D.φB<φC【变式3】某静电场的电场线分布如图所示，P、Q为该电场中的两点，下列说法正确的是 (　　)A.P点场强小于Q点场强B.P点电势低于Q点电势C.将电子从P点移动到Q点，静电力做正功D.将电子从P点移动到Q点，其电势能增大六、课堂小结 电势能和电势一、静电力做功的特点1．特点：静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。

2．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE·LABcosθ，其中θ为静电力与位移间的夹角二、电势能1．概念：电荷在电场中具有的势能用Ep表示2．静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量，WAB＝EpA－EpB3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力所做的功电势能具有相对性）4．零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把电荷在离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为零5.系统性：电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的类比重力做功、重力势能、零势能面）电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和这种关系叫作电场强度的叠加三、电势1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比2．定义式：φ＝3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1 V＝1 J/C4．特点(1)相对性：电场中各点电势的大小，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取离场源电荷无限远或大地为零电势位置2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低六、 随堂检测1.(多选)如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是 (　　)　　　　　 　　　　　 　　　　　 A.电势φA>φB，场强EA>EBB.电势φA>φB，场强EAEpB2.(多选)某静电场的电场线分布如图所示，P、Q为该电场中的两点，下列说法正确的是 (　　)A.P点场强大于Q点场强B.P点电势高于Q点电势C.将电子从P点移动到Q点，静电力做正功D.将电子从P点移动到Q点，其电势能增大3.如图所示，A、B为两个固定的等量同种正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷C，现给电荷C一个垂直于A、B连线的初速度v0，若不计C所受的重力，则在电荷C以后的运动过程中，下列说法中正确的是 (　　)A.加速度始终增大 B.电势能先增大后减小C.静电力先增大后减小 D.速度先增大后减小4.如图所示为某电场中的一条电场线，A、B、C是其上的三点。

现用EA、EB、EC表示这三点的电场强度，φA、φB、φC表示这三点的电势，EpA、EpB、EpC表示某一点电荷-q在这三点具有的电势能，则必有 (　　)A.EA>EB>EC B.φA>φB>φCC.EpA>EpB>EpC D.EpC=EpB=EpA5.如图甲所示直线是电场中的一条电场线，A、B是该线上的两点一负电荷以一定初速度沿电场线从A运动到B，运动过程中的速度-时间图像如图乙所示，则下列说法中正确的是 (　　)A.该电场是匀强电场B.A、B两点的电势相比一定是φA<φBC.A、B两点的场强大小相比一定是EA>EBD.该电荷在两点的电势能大小相比一定是EpA