2019-2020年高中物理 《電場力做功與電勢能》教案4 魯科版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 《電場力做功與電勢能》教案4 魯科版選修3-1 【教學(xué)目的】 1、會計(jì)算點(diǎn)電荷在電場力作用下，從電場中一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)時(shí)電場力所做的功 2、知道什么是電勢能，知道電場力做功與電勢能改變的關(guān)系。 3、培養(yǎng)知識的遷移能力。 【教學(xué)重點(diǎn)】 電勢能的概念，電勢能的改變與電場力做功的關(guān)系，電功計(jì)算 【教學(xué)難點(diǎn)】 運(yùn)用所學(xué)概念、規(guī)律解決實(shí)際問題 【教學(xué)媒體】 【教學(xué)安排】 【新課導(dǎo)入】 習(xí)題導(dǎo)入——如右圖中路徑①，有一電量為q、質(zhì)量為m的正電荷以某一水平向右的速度v0在A點(diǎn)進(jìn)入一場強(qiáng)大小為E，方向向右的勻場電場。問點(diǎn)電荷做什么運(yùn)動？——如何計(jì)算它到達(dá)距A為d的B點(diǎn)的速度（A、B在同一直線上）？如果從B點(diǎn)以v0向左進(jìn)入呢？如果從A以v0垂直于電場線方向進(jìn)入呢？(點(diǎn)電荷質(zhì)量忽略不記) 討論：該電荷在場中受恒定的大小為qE，方向向右的電場力，因此要做勻加速直線運(yùn)動，加速度大小為?？梢杂眠\(yùn)動學(xué)的公式計(jì)算。若從B向左進(jìn)入，則電荷做勻減速運(yùn)動。如果從A以v0垂直于電場線方向進(jìn)入，則電荷做類似于平拋的運(yùn)動。要用正交分解解決問題。（這里不展開） 教師歸納：對，從這個(gè)例子可以看出，電荷的受力運(yùn)動也與以往高一所學(xué)的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動一樣遵循牛頓運(yùn)動定律。而在高一力學(xué)中，我們出來用牛頓運(yùn)動定律來分析解決物體的運(yùn)動問題，還可以從功和能的角度來解決。那么，電場力做功嗎？ 【新課內(nèi)容】 1. 電場力做功的特點(diǎn)： 我們用剛才的勻強(qiáng)電場來分析電場力做功的特點(diǎn)。顯然，在剛才的電荷移動中，電場力對電荷做了正功。 如果我們將試探電荷q從其他路徑由A移到B呢？大家一起來計(jì)算這幾種情況下電場力對電荷所做的功。 A. 如右圖中路徑②，q在沿折線ACB從A移往B的過程中, q在沿直線從A移往C的過程中，受到的電場力F=qE,電場力與位移AC的夾角始終為θ，F(xiàn)對q 所做的功為：W=FcosθAC＝qEd；在線段CB上靜電力F與位移CB垂直，而不做功。F對q 所做的功為：W= qEd B. 再使q沿任意曲線ADB從A點(diǎn)移到B點(diǎn)。我們可以用無數(shù)組跟靜電力垂直和平行的折線來逼近曲線ADB?？梢缘贸鯢對q 所做的功為：W= qEd 結(jié)論：不論q經(jīng)由什么路徑從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，靜電力做功都是一樣的。雖然這個(gè)結(jié)論是從勻強(qiáng)電場推出，但對于非勻強(qiáng)電場也同樣適用。 板書：1、在勻強(qiáng)電場中，電場力做功值W= qEd，其中d為頭尾兩點(diǎn)沿電場力方向的位移。 2、電場力做功只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。 2. 電勢能 我們知道，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，一個(gè)力做功必定帶來相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化。因此電場力做功，肯定也有能量發(fā)生轉(zhuǎn)化。那是什么能發(fā)生了變化呢? ——在剛才的電荷運(yùn)動中，正電荷的動能增加了，是什么能轉(zhuǎn)化過來的呢? 物體在重力場中具有重力勢能，同樣的電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。電場力做功使得電勢能與其他形式的能之間發(fā)生了轉(zhuǎn)化。 重力如果做正功，重力勢能減少；重力如果做負(fù)功，重力勢能增加。同樣的，如果電場力做正功，電勢能減少；電場力做負(fù)功，電勢能增加。 板書：3、電場力做功量度電勢能的減少量。WAB=EPA - EPB（該公式含正負(fù)號） 電場力做功只能決定電勢能的變化量，而不能決定電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能的數(shù)值，就好象重力功能確定重力勢能的變化量，而不能確定重力勢能的數(shù)值一樣。因此模仿重力勢能我們需要定義一個(gè)零勢能面的問題，在確定電場中某點(diǎn)的電勢能時(shí)，也要定義一個(gè)零勢能面。才能確定其他地方的電勢能的數(shù)值。若規(guī)定電荷在B點(diǎn)電勢為零，則在A點(diǎn)電勢能等于WAB。也就是說，電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于電場力把它從該點(diǎn)移動到零勢能面位置所做的功。 板書：4、電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于電場力把它從該點(diǎn)移動到零勢能面位置所做的功。 例如，在剛才的例子中，如果設(shè)A為零勢能點(diǎn)，則正點(diǎn)電荷在A點(diǎn)電勢能為零，由A到B電場力做了+qEd的功，所以電勢能減小，即正電荷在B點(diǎn)電勢能為-qEd。（負(fù)號表示該處該電荷勢能低于零，這里的正負(fù)號與大小有關(guān)） 鞏固：在剛才的例子中，如果設(shè)B為零勢能點(diǎn)，則正點(diǎn)電荷在A點(diǎn)電勢能為？——+qEd；如果設(shè)B為零勢能點(diǎn)，則負(fù)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)電勢能為？——-qEd；如果設(shè)A為零勢能點(diǎn)，則負(fù)點(diǎn)電荷在B點(diǎn)電勢能為？——+qEd。 ——?dú)w納并 板書：5、正電荷沿著電場線運(yùn)動（或運(yùn)動方向與電場線夾銳角）時(shí)，電場力做正功，電勢能降低；負(fù)電荷沿著電場線運(yùn)動（或運(yùn)動方向與電場線夾銳角）時(shí)，電場力做負(fù)功，電勢能升高。 可見所取的參考零勢能點(diǎn)不同，即使是同一電荷在同一點(diǎn)也有不同的勢能，但兩點(diǎn)間的電勢能差值是固定的。正如重力勢能是物體與地球共有的一樣，電勢能也是電荷與電場共有的系統(tǒng)能量。它的大小與電荷電性電量和電場都有關(guān)的物理量。 板書：6、通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能為零，或把電荷在大地表明上的電勢能規(guī)定為零。 3. 隨堂鞏固練習(xí)： 課本本節(jié)課后練習(xí)1、2（課練并講評）