2020-2021学年高中物理人教版必修第三册教案 第10章电势能和电势.pdf

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1、电势能和电势【教学目标】一、知识与技能1.理解静电力做功与路径无关、电势能的概念。2.理解电势的概念，知道电势是描述电场能的性质的物理量。3.明确电势能、电势、静电力的功与电势能的关系。二、过程与方法1.通过对知识的类比能力，培养学生对现象的归纳能力，对问题的分析、推理能力。2.通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。三、情感、态度与价值观1.利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。2.利用等势面图像的对称性，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。

2、3.在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。【教学重点】理解掌握电势能、电势的概念及意义。【教学难点】握电势能与做功的关系，并能学以致用。【教学过程】一、复习提问、新课导入1.静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。2.复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？A畲.B二、新课教学(一)静电力做功的特点结合右图分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。(1)q沿直线从A到B-a E(2)q沿折线从A到M、再 从M到B(3)q沿任意

3、曲线从A到B；结果都一样，即：W=QELAM=qELABc o s与重力做功类比，引出：【结论】在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。(二)电势能电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。1.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变化量。写成式子为：WAB=EPA-EPB2.注意：电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加。电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有

4、的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。求电荷在电场中某点具有的电势能：电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W,即EP=W。求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低：将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。电势能零点的规定：若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。关于电势能零点的规定：大地或无穷远

5、默认为零。正点电荷的电场中 负点电荷的电场中E 无限远一 6-E-无限远正电荷在电场中，其E p始终为正 正电荷在电场中，其E p始终为负负电荷在电场中，其E p始终为负 负电荷在电场中，其E p始终为正所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功。如上式，若 取B为电势能零点，则A点的电势能为：EPA=WAB=QELAB举例分析：对图中的各量附与一定的数值，后让学生计算。（三）电势一一表征电场性质的重要物理量度通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。1 .定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫作电场在这一点的电势。用 8 表

6、示，标量，只有大小，没有方向，但有正负。（P =2 .公式：。（与试探电荷无关）3 .单位：伏 特（V）4 .电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降低的方向）5 .零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。（大地或无穷远默认为零）三、巩固练习1.将带电量为6 X 1 0-6 C的负电荷从电场中的A点 移 到B点，克服电场力做了 3 X 1 0-5 J的功，再 从B移 到C,电场力做了 1.2义1 0勺 的功，则（1）电荷从A移 到B,再 从B移 到C的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点

7、的电势能分别为多少?（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？2 .一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了 5X 1（T 6 j 的功，那 么（）A.电荷在B处时将具有5 X 1 0-6 J 的电势能B.电荷在B处将具有5 X 1 0-6 J 的动能C.电荷的电势能减少了 5 X 1 0 6JD.电荷的动能增加了 5 义1 （）F j3 .如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是（）A.把正电荷从a 移到b,电场力做正功，电荷的电势能减少B.把正电荷从a 移到b,电场力做负功，电荷的电势能增加 c.把负电荷从a 移到b,电场

8、力做正功，电荷的电势能增加,bD.从 a 到b电势逐渐降低4 .有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（）A.由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B.由放在该点的电荷的电量多少来决定C.与放在该点的电荷的正负有关D.是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关【板书设计】一、静电力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的位置有关二、电势能：电荷在电场中具有的势能1 .静电力做的功等于电势能的减少量：WAB=EPA-EPB静电力做正功，电势能减少静电力做负功，电势能增加2 .电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功3 .电势能是相对的，须建立零势能参考面。电势能有正

9、负之分，负值表示比零还要小三、电势(D=1.定义：q2.单位：伏特：V,1V=1J/C3.沿电场线方向电势降低4.电势和电势能都是相对的，且为标量，正负号均表示大小5.已知电势求电势能 EP=qC.把负电荷从a 移到b,电场力做正功，电荷的电势能增加“0D.从 a 到 b电势逐渐降低4.有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（）A.由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B.由放在该点的电荷的电量多少来决定C.与放在该点的电荷的正负有关D.是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关【板书设计】一、静电力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的位置有关二、电势能：电荷在电场中具有的势能1.静电

10、力做的功等于电势能的减少量：WAB=EPA-EPB静电力做正功，电势能减少静电力做负功，电势能增加2.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功3.电势能是相对的，须建立零势能参考面。电势能有正负之分，负值表示比零还要小三、电势=i .定义：42.单位：伏特：V,1V=1J/C3.沿电场线方向电势降低4.电势和电势能都是相对的，且为标量，正负号均表示大小5.已知电势求电势能 EP=电势差【教学目标】1.知道电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。2.掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系。3.知道在电场中移动电荷时静电力

11、做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。【教学重难点】知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。【教学过程】一、新课教学1.电势差：(又叫电压)(1)定义：电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与电荷量q的比值，叫A、B两点之间的电势差UAB。(2)定义式：q(3)单位：伏 特 符 号：V 1 V=1 J/C(4)物理意义：电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功。例如：UAB=10V,移动1 库仑正电荷电场力做功为1 0 J,移动1 库仑

12、负电荷电场力做功-1 0 J。2 .静电力做功与电势差的关系教师引导：(1)见R由什么决定？跟 皿仃、。有关吗？由电场本身的因素决；与 q无关(2)卬会跟。、H有关吗？跟。、U/R 都有关卬=空 外8=匪注意：应用公式。时应注意各物理量都有符号。3 .电势与电势差的比较：(1)电势差是电场中两点间的电势的差值，9n(2)电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。(3)电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值：电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；电势差的正负表示两点的电势的高低。【例 1】在匀强电场中把电荷量为2.0 X 1(F 9c 的点电荷从A

13、点移动到B点，静电力做的功为L 6 X 1 0 一 7 入再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0X10-7JO（1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？（3）把电荷量为-1.5 X 10-9C的点电荷从A移动到C,静电力做的功是多少？（4）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。【解答】（1）A-B,电场力正功，（PA Pn,（H Pc-PA-PB SA SRUA r=UAR+U =8 0 V-200V=-120VUAC=qAC=(-1.5 X 109)X (-120)J=1.8 X 1

14、07JBE说明：应用“8 一丁计算时，注意各物理量用正负值代入。【例2】一个电荷量为IX lC T c的电荷，从电场外某点移到电场内的一点A时，克服电场力做功0.0 0 6 J,则A点的电势为600 V：如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B时，电场力做功0.002J,则B点的电势为200 V,UAB=400 V；若有另一电荷量为0.2C的负电荷从A移到B点，电场力做正功，大小为 80 J。4.等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。教师引导:（1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？说明什么问题？（2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？（3）思考：在等势面上移动电荷，静电

15、力做功有什么特点？总结等势面的特点：（1）等势面越密的位置，电场强度越大。（2）等势面与电场线垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。（3）在等势面上移动电荷静电力不做功。展示几种常见电场的等势面【练 习 1】如图所示，虚线a、b和 c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 9&、9H 和 伍，9、5 以 、C ，!b。1 1：B.修 5二、课堂小结1.电势差：两点的电势之差，也叫电压。2.电势差的单位：伏 特 符 号V 1V=1J/C3.电势差是标量。4.静电力做功与电势差的关系：WAR=qUR5.电势差UA B与q、WA B均无关，仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本

16、身的性质。6.电势的高低与参考点的选取有关，但电势差与参考点的选取无关。电势差【教学目标】1.知道电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。2.掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系。3.知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。【教学重难点】知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。【教学过程】一、新课教学1.电势差：（又叫电压）（1）定义：电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与电荷量

17、q 的比值，叫A、B两点之间的电势差UAB。%8=匪(2)定义式：q(3)单位：伏 特 符 号：V 1 V=1 J/C(4)物理意义：电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功。例如：UAB=1 0 V,移动1 库仑正电荷电场力做功为1 0 J,移动1 库仑负电荷电场力做功-1 0 J。2 .静电力做功与电势差的关系教师引导:(1)由什么决定？跟 W,R、q有关吗？由电场本身的因素决；与 叫有、q无关(2)V K1H 跟 q、iR有关吗？跟。、都有关注意：应用公式 q 时应注意各物理量都有符号。3 .电势与电势差的比较：(1)电势差是电场中两点间的电势的差值，uAR=(PA

18、-9n(2)电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。(3)电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值：电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；电势差的正负表示两点的电势的高低。【例 1】在匀强电场中把电荷量为2.0 X 1 0 9C的点电荷从A点移动到B点,静电力做的功为L 6 X 1 0 7J o再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0X10-7JO(1)A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？(2)A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？(3)把电荷量为-1.5 X 1 0-9 c 的点电荷从A移动到C,静电力做的功是多少

19、？（4）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C 三点可能的位置。【解答】（1）A-B,电场力正功，9R,但 IWc-Wsl IWA-二 Wc 0A(Pc 9n PR(2)3=02 V=80VA”q 2.0X 10 =把=空 四_V=-200Vq 2.0X10-4UAC=UAft+l/Br=8 0 V-200V=-120V(3)UAC=qUAC=(-1.5 X 109)*(-120)J=1.8 X 107J(4)C A B-E以8说明：应用。计算时，注意各物理量用正负值代入。【例 2】一个电荷量为1 X 10 5C 的电荷，从电场外某点移到电场内的一点A时，克服电场力做功0.0

20、06J,则 A 点的电势为600 V：如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B 时，电场力做功0.002J,则B 点的电势为200 V,UAB=400 V；若有另一电荷量为0.2C的负电荷从A 移到B 点，电场力做正功，大小为 80 J。4.等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。教师引导：（1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？说明什么问题？（2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？（3）思考：在等势面上移动电荷，静电力做功有什么特点？总结等势面的特点：（1）等势面越密的位置，电场强度越大。（2）等势面与电场线垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。（3）在等势面上移

21、动电荷静电力不做功。展示几种常见电场的等势面电势分别为 9&、0R和 伍，0 1 5B.仍，P?C.w.=6 5、.抹、c ；/:rd二、课堂小结1.电势差：两点的电势之差，也叫电压。2.电势差的单位：伏特 符 号 V 1V=1J/C3.电势差是标量。4.静电力做功与电势差的关系：=QU AH5.电势差UA B与 q、WA B均无关，仅与电场中A、B 两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。6.电势的高低与参考点的选取有关，但电势差与参考点的选取无关。电势差与电场强度的关系【教学目标】一、知识与技能1.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并且能够推导出这个关系式。2.会 用 关 系

22、 式 U=Ed进行有关的计算。3.理解电势与场强无直接的关系。二、过程与方法通过推导电场强度与电势差的关系，使学生的分析能力和推理能力得到进一步培养。三、情感、态度与价值观通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系，使学生在遇到具体问题时要注意分析，不要武断地下结论，使学生养成多角度多方面看问题的学习品质。【教学重难点】电势与场强无直接的关系；会用关系式U=Ed进行有关的计算。【教学过程】一、复习提问、新课导入【提问】你学过哪些描述电场性质的物理量？【学生答】电场的两大性质：力的性质，由电场强度描述，可用电场线形象表示；能的性质：由电势、电势差描述，可用等势面形象表示。【提问】等势面有哪些

23、特点？【学生答】等势面的特点：沿等势面移动电荷电场力不做功；等势面与电场线垂直，且电场线从高电势指向低电势；任两个等势面不相交。【过渡】既然场强、电势、电势差都描述电场的性质，它们之间一定存在关系、什么关系呢？下面我们就来推导它们间的关系。二、新课教学1.电势差与电场强度的关系【提问】在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？-E【学生答】W=qUABF=EqW=Fd=Eqd【提问】在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？A、B两点间的电势差是多少？从A到C呢？其中A B=S,A C=d；A B 和 A C

24、的夹角为?。7 B【学生答】解:F=EqW A B =FS-c osa=E-q-S-cosaU A B =W I q=E-S-cosa=EdW A C =F d =EqaUAC=W/q=E-d总结：从A到B与从A到C相 同！在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。U=Ed在匀强 电 场 中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差E=U/d一起总结适用条件：(1)匀强电场(2)d为沿场强方向电荷移动的距离2.探究电势与电场强度的关系【提问】电场强度大电势是否一定高？反之又如何？学生：思考并回答上面的问题。E的值是客观存在的，而电势的值与零电势点选取有关，所以

25、上述问题不可能有肯定答复。教师：那一般地，规定了无穷远处为零电势点，上述问题如何？【提示学生】可从直观表示它们的电场线和等势面的分布图讨论。【学生分析】一些同学举到了正点电荷电场的例子分析：A点比B点所在处电场线密,EAEB而沿电场线方向电势逐渐降低CPU故E大处，。一定高。【提醒学生注意】不能从若干特殊例子随便概括出带有一般性的结论。要想肯定一个命题，必须做一般性的证明，要想否定一个命题，只要举出一个反例即可。【学生举例】有同学会想到负点电荷的电场。而 PApB反之，学生由以上两例分析得：9 高 处E也不一定大。教师：总结，E大处 9 不一定高；0高处 不一定大。【提问】电场强度为零的点电势

26、一定为零吗？反之又如何呢？（若规定无穷远处为零电势点）等量同种点电荷连线中点：根据场强的叠加，此 点E=0,而选取一条无限接近该点的电场线可知：沿电场线方向电势降低，至无穷远处为0,则该点 0等量异种点电荷连线中点：由图知，两点电荷连线的中垂线为一等势面而伸向无穷远，此点（0=0,而由图可得，此 点EW0总结,E为零处 9 不一定为零;0为零处 E不一定为零结 论：场 强 与 电 势 无 直 接 关 系。3.三个场强公式的区别区别物理意义适用范围FF=-q是电场强度大小的定义式适用切电场E=k2是真空中点电荷场强的决定式在真空中，场电荷Q是点电荷uE=d匀强电场中场强与电势差的关系式匀强电场4

27、.场强与电势的比较电场强度E电势1描述电场的力的性质描述电场的能的性质2电场中某点的场强等于放在该点的点电荷所受的电场力F跟点电荷电量q的比值，E=,qE在数值上等于单位正电荷所受的电场力电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置（零电势点）间的电势差。，3 在数值上等于单位正电荷所具有的电势能3矢量标量4单 位：N/C;V/m伏(1V=1J/C)5电势沿着电场强度的方向降落三、巩固练习【练 习1如 图，在 匀 强 电 场 中 的M、N两 点 距 离 为2 c m,两点间的电势差为5 V,M、N连 线 与 场 强 方 向 成6 0 角,则此电场的电场强 度 多 大？解：根据 d，得yMN _ _

28、MN cos 60 2 x l0-2x0.5=500V/mo【练 习2】如 图 所 示，在 场 强 为E=4.0X 10%/C的 匀 强 电 场 中 有 相 距5cm的A、B两 点，两 点 连 线 与 电 场 强 度 成3 0 角。求A、B两 点 间 的 电 势 差。解析：A、B 连线不沿电场方向，不能直接用公式l h B=E d 计算A、B 两点间的电势差。根据匀强电场的等势面是与场强方向垂直的平面这一性质，可过B点作一等势面，在等势面上找一点，使A、夕的连线沿场强方向，求0 梯，即可。解：过 B点作一垂直于电场线的平面即等势面，过A点作电场线的平行线，二者交于5 点，如图，显然5B 二 B

29、，UAB=UAB，UAB=EAB=EABCG=4.0 x103*0.05 x 且2 N/C=l.7 X 1 02 N/C说明：用本节的两个公式解题一定要注意适用条件，还要注意必须使用国际单位。通过此题可以看出场强方向是电势降落最快的方向，即是通过相同距离电势降落最大的方向。这个结论对非匀强电场也成立。【练习3】图中，A、B、C三点都在匀强电场中，已知A C J L B C,Z A B C=6 0 ,B C =2 0 c mo把一个电量q=1 0 5 c 的正电荷从A移到B,静电力做功为零；从 B移到 C,静电力做功为-1.7 3 x l 0-3 j,则该匀强电场的场强大小和方向是（A.8 6

30、5 V/m,垂直A C 向左B.8 6 5 V/m,垂直A C 向右C.1 0 0 0 V/m,垂直A B 斜向上D.1 0 0 0 V/m,垂直A B 斜向下解析：把电荷q 从A移到B电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线A B 即为等势线，电场方向应垂直于等势面，可见，选项A、B 不正确。一啧 一-火 炉qV=-1 7 3 V,B点电势比C点低1 7 3 V,因电场线指向 电 势 降 低 方 向，所 以 场 强 方 向 必 垂 直 于 AB斜 向 下。场强大小173石=牛=_ 4 8 02x3d BCsmGO=2 V/m=1 0 0 0

31、V/m o电势差与电场强度的关系【教学目标】一、知识与技能1.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并且能够推导出这个关系式。2.会 用 关 系 式U=Ed进行有关的计算。3.理解电势与场强无直接的关系。二、过程与方法通过推导电场强度与电势差的关系，使学生的分析能力和推理能力得到进一步培养。三、情感、态度与价值观通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系，使学生在遇到具体问题时要注意分析，不要武断地下结论，使学生养成多角度多方面看问题的学习品质。【教学重难点】电势与场强无直接的关系；会用关系式U=Ed进行有关的计算。【教学过程】一、复习提问、新课导入【提问】你学过哪些描述电场性质的

32、物理量？【学生答】电场的两大性质：力的性质，由电场强度描述，可用电场线形象表示；能的性质：由电势、电势差描述，可用等势面形象表示。【提问】等势面有哪些特点？【学生答】等势面的特点：沿等势面移动电荷电场力不做功；等势面与电场线垂直，且电场线从高电势指向低电势；任两个等势面不相交。【过渡】既然场强、电势、电势差都描述电场的性质，它们之间一定存在关系、什么关系呢？下面我们就来推导它们间的关系。二、新课教学1.电势差与电场强度的关系【提问】在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？EA+Bd【学 生 答】W=qUABF=E qW=F d=E qd【提 问】在

33、场 强 为E的 匀 强 电 场 中，将 一 个 带 电 量 为q的 正 电 荷 由A点移动到B点，电场力做了多少功？A、B两 点 间 的 电 势 差 是 多 少？从A到C呢？其中A B=S,A C=d；A B 和 A C 的夹角为?。【学 生 答】解：F=E qWAB=F-S-c osa=E-q-S-cosaUAB=W/q=ES-cosa=EdWAC=Fd=EqaU AC=W/q=Ed总 结：从A到B与 从A到C相 同！在 匀 强 电 场 中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。U=Ed在 匀 强 电 场 中，场 强 在 数 值 上 等 于 沿 场 强 方 向 每 单 位

34、距 离 上 的 电 势 差E=U/d一起总结适用条件：(1)匀强电场(2)d为沿场强方向电荷移动的距离2.探究电势与电场强度的关系【提问】电场强度大电势是否一定高？反之又如何？学生：思考并回答上面的问题。E的值是客观存在的，而电势的值与零电势点选取有关，所以上述问题不可能有肯定答复。教师：那一般地，规定了无穷远处为零电势点，上述问题如何？【提示学生】可从直观表示它们的电场线和等势面的分布图讨论。【学生分析】一些同学举到了正点电荷电场的例子分析：A点比B点所在处电场线密，.EAEB而沿电场线方向电势逐渐降低(PA 9B故E大处，9 一定高。【提醒学生注意】不能从若干特殊例子随便概括出带有一般性的

35、结论。要想肯定一个命题，必须做一般性的证明，要想否定一个命题，只要举出一个反例即可。【学生举例】有同学会想到负点电荷的电场。由图可知:ECED而pB反之，学生由以上两例分析得：s 高处E也不一定大。教师：总结，E大处。不一定高；。高处 E不一定大。【提问】电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？（若规定无穷远处为零电势点）等量同种点电荷连线中点：根据场强的叠加，此 点E=0,而选取一条无限接近该点的电场线可知：沿电场线方向电势降低，至无穷远处为0,则该点 0等量异种点电荷连线中点：由图知，两点电荷连线的中垂线为一等势面而伸向无穷远，此点 P=Q,而由图可得，此 点EW0总结，E为零处 0

36、不一定为零；9 为零处 E不一定为零结论：场强与电势无直接关系。3.三个场强公式的区别区别物理意义适用范围F=-q是电场强度大小的定义式适用于一切电场E=k 4rz是真空中点电荷场强的决定式在真空中，场电荷Q是点电荷UE=d匀强电场中场强与电势差的关系式匀强电场4.场强与电势的比较电场强度E电势1描述电场的力的性质描述电场的能的性质2电场中某点的场强等于放在该点的点电荷所受的电场力F跟点电荷电量q的比值，E=,qE在数值上等于单位正电荷所受的电场力电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置(零电势点)间的电势差。吟,9 在数值上等于单位正电荷所具有的电势能3矢量标量4单 位：N/C;V/m伏(1

37、V=1J/C)5电势沿着电场强度的方向降落三、巩固练习【练 习1如 图，在 匀 强 电 场 中 的M、N两 点 距 离 为2 c m,两点间的电势差为5 V,M、N连 线 与 场 强 方 向 成6 0 角，则此电场的电场强度多大?E _ U MN解：根据一 d,得E-y M N5W-cos 602x10 2x0.5=500V/mo【练 习2】如 图 所 示，在 场 强 为E=4.OX1()3N/C的 匀 强 电 场 中 有 相 距5cm的A、B两 点，两 点 连 线 与 电 场 强 度 成3 0 角。求A、B两 点 间 的 电 势 差。解 析：A、B连 线 不 沿 电 场 方 向，不 能 直

38、接 用 公 式lhB=Ed计 算A、B两点间的电势差。根 据 匀 强 电 场 的 等 势 面 是 与 场 强 方 向 垂 直 的 平 面 这 一 性 质，可 过B点作一 等 势 面，在 等 势 面 上 找 一 点 ，使A、9的 连 线 沿 场 强 方 向，求 仍 即 可。解：过B点 作 一 垂 直 于 电 场 线 的 平 面 即 等 势 面，过A点作电场线的平行线,二 者 交 于5 点，如 图，显 然 如=嫁，外8=。的UA B=EAB=EABCOS30=4.0 x 103 x().052 N/C=l.7X 102 N/C说明：用本节的两个公式解题一定要注意适用条件，还要注意必须使用国际单位。

39、通过此题可以看出场强方向是电势降落最快的方向，即是通过相同距离电势降落最大的方向。这个结论对非匀强电场也成立。【练习3】图中，A、B、C三点都在匀强电场中，已知A C L B C,Z A B C=6 0 ,B C=2 0 c m o 把一个电量q=1 0 5C的正电荷从A移到B,静电力做功为零；从 B移到 C,静电力做功为-1.7 3 x 1 0-3 1，则该匀强电场的场强大小和方向是(c；.-jA.8 6 5 V/m,垂直A C 向左B.8 6 5 V/m,垂直 A C 向右 i/C.1 0 0 0 V/m,垂直A B 斜向上：/A/D.1 0 0 0 V/m,垂直A B 斜向下解析：把电荷

40、q 从A 移到B电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线A B 即为等势线，电场方向应垂直于等势面，可见，选项A、B 不正确。_ 啧 _ L 7 3 x l(f 3U BC 35q 1 0 v=-1 7 3 V,B点电势比C点低1 7 3 V,因电场线指向 电 势 降 低 方 向，所 以 场 强 方 向 必 垂 直 于 AB斜 向 下。场强大小BCsin60=2 V/m=1 0 0 0 V/mo电容器的电容【教学目标】1.了解电容器概念及基本作用。2.了解电容器的结构，了解常用电容器种类。3.知道平行板电容器的电容跟哪些因素有关，有什么关系？【

41、教学重点】电容的概念，影响电容大小的因素。【教学难点】电容的概念，电容器的电量与电压的关系，电容的充、放电。【教学过程】一、新课引入教师：两块相互靠近，平行放置的金属板，如果分别带上等量异种电荷，它们之间有没有电场？两金属板间有没有电势差?教师归纳小结由此可见，相互靠近的两金属板构成的装置具有储存电荷的作用，或者说它可以容纳电荷，而两板所带正、负电荷越多，板间电场就越强，两板间的电势差就越大。那么有什么方法可以使两金属板带上正、负电荷呢？将两金属极分别按到电源的正、负 两 板 上（同时画出电路）将“25V,4700UF”电 容 器（出示实物）充 以16V电压，然后短路放电产生白炽的火花，并发出

42、较大的声响。然后教师明确告 诉 学 生“电容器可以容纳电荷”。1如何解释这一现象呢？（学生疑惑）现在我们来学习有关电容器的知识。二、新课教学I.电容器电容器是电气设备中的一种重要元件，在电子技术、电工技术中有很重要的应用。收音机、电视机、充电器、电风扇、日光灯等电器中有广泛的应用。（1）电容器的构成在两个相互靠近的导体中间夹上一层绝缘 物 质（也叫电介质）就是一个电容器。这两个导体叫做电容器的两个极。教师出示平行板电容器、纸 介 电 容 器（展开），介绍它们的内部结构，并指出平行板电容器是最简单的电容器，再介绍一般电容器的符号。2.常用电容器教师介绍常用电容器的种类：（1）固定电容器：电容固定

43、不变。（2）可变电容器：两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片；空气为电介质。（通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。）3.电容器使用时应注意的问题通过演示电容器上的参数强调电容器使用时应注意的问题：（1）电容器的击穿电压加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。（2）电容器的额定电压电容器正常工作时两极板上的最大电压。电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要低。（3）电解电容器的极性电解电容器在使用时注意正负极，长引脚为正极。例 题1 某电容器上标有“1.5 U F 9 V”的字样，则

44、（B ）A.该电容器所带电荷量不能超过1.5 CB.该电容器所加电压不能超过9 VC.该电容器击穿电压为9 VD.当给该电容器加4.5 V的电压时，它的电容值变为0.7 5 U F4.电容器充放电使电容器带电叫做充电，把电容器的一个极板接电池组的正极，另一个极板接电池组的负极，两个极板分别带上了等量的异种电荷，电容器的一个极板上所带电量的绝对值叫做电容器所带的电量，充了电的电容器的两极板之间有电场。两板之间有电势差（电压）使充电后的电容器失去电荷叫做放电，用一根导线把电容器的两极接通，两极上的电荷互相中和，电容器就不带电了，放了电后两极之间不再存在电场，也没有电势差。5 .电容电容器充电后的带

45、电量跟两极板间电势差有什么关系？（学生疑惑，思考片刻）我们用实验来分析。分别用8V、12V、16V电源给“25V4700UF”电容器充电，再放电，观察放电的火花与声响（增加学生感性认识）。结果：“25V4700UF”充8 V,放电产生桔红色火星，几乎无声音。充12V,放电产生白色炽光，有声音。充16V,放电产生更强的白炽火花，很大声音。由此可知，电容器充电后的带电量Q,是跟它的两极间的电势差（电压）有关的。两极间电势差随所带电量的增加而增加。用不同电容器重做上述实验，又如何？用16V电源分别给“25V 4700 nF”和“25V 1000 nF”的电容器充电,再放电。结果：“25V4700UF

46、”放电产生白炽的火花放电“25V 1000 UF”放电产生桔红色的火星放电由此可知，不同的电容器，电势差增加IV所需要增加的电量是不同的。师生总结实验结果同一电容器，两极间电势差随所带电量的增加而增加，对不同的电容器，电势差增加IV所需要增加的电量是不同的。为了表示这种特征，我们把使电容器的两极间的电势差增加IV所需的电量,叫做电容器的电容。两极板间的电势差增加1伏所需的电量多，电容器的电容大。所需电量少，电容器的电容小。因此，电容是表征电容器容纳电荷的本领大小的物理量。这种情形相当于直筒容器容纳水的情形，以下两个不同的容器，要使水面升高1cm所需的水量不同，乙容器比甲容器所需要的水量多，说明

47、了乙容器容纳水的本领比甲容器大。（类比法）电容器水容器容纳储存电荷容纳储存水电荷量Q水 量V电势差U水位差h电容C横截面S电容的符号是C,国际单位制里电容的单位是法拉，简称法，符号是F教师说明法的含义，再介绍较小的单位微法、皮法。1 U F=1 0-6F l p F=1 0 6U F=1 0 l 2F电容是表征电容器容纳电荷特性的物理量，它的大小是由电容器的本身结构决定的（如装水容器的装水本领由容器本身结构决定一样）电容器的电容跟两极板的正对面积、两极板的距离以及两极板间的电介质都有关系，增大两极板正对的面积，电容就增大。减少极板间距离，电容也增大。6.平行板电容器电容电容器中具有代表性的一种

48、。（1）构成：两块平行相互绝缘金属板。构成里可强调一下：两极间距d；两极正对面积S。描述一对平行板的几何特性。注意说明，两板所带电量应是等量异号的（前面实验已证明）。（2）量度：U ,Q是某一极板所带电量的绝对值。（3）影响平行板电容器电容的因素：实验：先说明静电计的作用：指针偏角越大，指针与壳间电势差越大。充电完毕后，断开极板A、B与起电机连线，Q不变，改 变A、B极板间距离，可见板间距增大时，静电计指针偏角变大，板间距减小时，静电计指针偏角减小。Q Q分析：d增大，C=U ,Q不变，U增大，C减小。d增大，C=U ,u减小，c增大。J_理论和实验精确证明：C 8 d实验：改变AB两板正对面

49、积S,可观察到S增大时，指针偏角变小；S减小时，指针偏角变大。Q Q分析：Q不变，U减小，C=U,c增大，S增大。Q不变，U增大，C=U ,C减小，S减小。理论和实验可精确证明：C8s实验：固定A、B位置不变，把电介质板插入，可观察到电介质板进入过程中，静电计指针偏角变小。Q分析：Q不变，U变小，C=U ,C变大。电介质一般指绝缘物质，无自由电荷，电荷可在平衡位置附近做微小振动。当绝缘物质处于外加电场中时，这些电荷受力，其分布将发生一定的变化，在靠近正极板表面上出现负电荷，在靠近负极板表面上出现正电荷。这些电荷不是自由电荷，而是被束缚在电介质上，不能自由移动。这些束缚电荷使板间电场削弱,两板间

50、电势差U降低，从而使静电计指针偏角减小。两极板间插入电介质时比不插入电介质时电容大。S给出平行板电容器电容公式：C=4成d,为介电常数，k为静电力恒量。这里也可以用能的观点加以分析：电介质板插入过程中，由于束缚电荷与极（4）几种常用电介质的相对介电常数板上电荷相互吸引力做功，电势能减少，故电势差降低。电介质空气煤油石蜡陶瓷玻璃云母水1.000522.0-2.164116881（5）平行板电容器内电场:实验：（建议）在一块金属板上固定一些细尼龙丝，把两金属板平行正对放置，并用起电机使两板带电，可见尼龙丝几乎垂直于板，且相互平行地立起来。从细尼龙丝的分布情况，可看出板间电场的特点。板间电场可看作匀