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1、課 題
§2.1電場力做功與電勢(shì)能
課 型
新授課(課時(shí))
教 學(xué) 目 標(biāo)
(一) 知識(shí)與技能
理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢(shì)能的概念、電勢(shì)能與電場力做功的關(guān)系。
(二)過程與方法
通過與前面知識(shí)的結(jié)合,理解電勢(shì)能與靜電力做的功的關(guān)系
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題,增強(qiáng)科學(xué)探究的價(jià)值觀。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn):理解掌握電勢(shì)能概念及意義。
難點(diǎn):掌握電勢(shì)能與做功的關(guān)系,并能用此解決相關(guān)問題。
教 學(xué) 方 法
探究、講授、討論、練習(xí)
教 學(xué) 手 段
多媒體課件
教 學(xué) 活 動(dòng)
教學(xué)過
2、程:
(一)復(fù)習(xí)前面相關(guān)知識(shí)
1.靜電力、電場強(qiáng)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。
從靜電力做功使試探電荷獲得動(dòng)能入手,提出問題:是什么能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能?引入新課。
(二)進(jìn)行新課
1.靜電力做功的特點(diǎn)
結(jié)合課本圖1。4-1(右圖)分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場中沿不同路徑從A運(yùn)動(dòng)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沿任意曲線線A到B
結(jié)果都一樣即:W=qELAM =qELABcos
【結(jié)論】:在任何電場中,靜電力移動(dòng)電荷所做的功,只與
3、始末兩點(diǎn)的位置有關(guān),而與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。
與重力做功類比,引出:
2.電勢(shì)能
(1) 電勢(shì)能:由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無關(guān),電荷在電場中也具有勢(shì)能,這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能。
(2) 靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系:
靜電力做的功等于電勢(shì)能的變化量。寫成式子為:
注意:
①.電場力做正功,電荷的電勢(shì)能減??;電場力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增加
②.電場力力做多少功,電勢(shì)能就變化多少,在只受電場力作用下,電勢(shì)能與動(dòng)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(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正,負(fù)電荷在任
一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù)。
在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷
4、在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù),負(fù)電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正。
④.求電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能
電荷在電場中某一點(diǎn)A具有的電勢(shì)能EP等于將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到電勢(shì)零點(diǎn)電場力所做的功W的。即EP=W
⑤.求電荷在電場中A、B兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能高低
將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場力做功情況判斷,電場力做正功,電勢(shì)能減小,電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能,反之電場力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能。
⑥電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定
若要確定電荷在電場中的電勢(shì)能,應(yīng)先規(guī)定電場中電勢(shì)能的零位置。
關(guān)于電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定:(大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零)
所以:電荷在電場中某點(diǎn)的電勢(shì)
5、能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)能位置時(shí)電場力所有做的功。如上式若取B為電勢(shì)能零點(diǎn),則A點(diǎn)的電勢(shì)能為:
【例】如圖所示,光滑絕緣細(xì)桿豎直放置,細(xì)桿右側(cè)距桿0.3m處有一固定的點(diǎn)電荷Q,A、B是細(xì)桿上的兩點(diǎn),點(diǎn)A與Q、點(diǎn)B與的連線與桿的夾角均為=37°。一中間有小孔的帶電小球穿在絕緣細(xì)桿上滑下,通過A 點(diǎn)時(shí)加速度為零,速度為3m/s,取g=10m/s2,求小球下落到B點(diǎn)時(shí)的加速度和速度的大小。
【解析】求小球至B的加速度,從受力分析出發(fā),探求小球在A、B兩點(diǎn)的受力情況,從而確定加速度的關(guān)系。
在A處,小球受力如圖所示,由題意可知:
K·……⑴
在B處,小球受力如圖所示,由題意可
6、知:
K·……⑵
由⑴、⑵得a=2g=20m/s2
小球從A到B受到的合力為變力,故不宜用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解,抓住A、B處在等勢(shì)面上由A到B電場力做功為零這個(gè)特點(diǎn),用動(dòng)能定理求解。
mghAB=
解得vB=5m/s
學(xué)
生
活
動(dòng)
作 業(yè)
課后作業(yè)P29 1-3
板 書 設(shè) 計(jì)
一、靜電力做功的特點(diǎn):
與路徑無關(guān),只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)
二、電勢(shì)能:電荷在電場中具有的勢(shì)能
1、靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量:
WAB=EPA-EPB
靜電力做正功,電勢(shì)能減少
靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加
2、電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功
3、電勢(shì)能是相對(duì)的,須建立零勢(shì)能參考面。
電勢(shì)能有正負(fù)之分,負(fù)值表示比零還要小