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 【教學目的】 1、會計算點電荷在電場力作用下，從電場中一點移動到另一點時電場力所做的功 2、知道什么是電勢能，知道電場力做功與電勢能改變的關系。 3、培養(yǎng)知識的遷移能力。 【教學重點】 電勢能的概念，電勢能的改變與電場力做功的關系，電功計算 【教學難點】 運用所學概念、規(guī)律解決實際問題 【教學媒體】 【教學安排】 【新課導入】 習題導入——如右圖中路徑①，有一電量為q、質量為m的正電荷以某一水平向右的速度v0在A點進入一場強大小為E，方向向右的勻場電場。問點電荷做什么運動？——如何計算它到達距A為d的B點的速度（A、B在同一直線上）？如果從B點以v0向左進入呢？如果從A以v0垂直于電場線方向進入呢？(點電荷質量忽略不記) 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動，加速度大小為。可以用運動學的公式計算。若從B向左進入，則電荷做勻減速運動。如果從A以v0垂直于電場線方向進入，則電荷做類似于平拋的運動。要用正交分解解決問題。（這里不展開） 教師歸納：對，從這個例子可以看出，電荷的受力運動也與以往高一所學的質點運動一樣遵循牛頓運動定律。而在高一力學中，我們出來用牛頓運動定律來分析解決物體的運動問題，還可以從功和能的角度來解決。那么，電場力做功嗎？ 【新課內容】 1. 電場力做功的特點： 我們用剛才的勻強電場來分析電場力做功的特點。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點移到B點。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。可以得出F對q 所做的功為：W= qEd 結論：不論q經(jīng)由什么路徑從A點移動到B點，靜電力做功都是一樣的。雖然這個結論是從勻強電場推出，但對于非勻強電場也同樣適用。 板書：1、在勻強電場中，電場力做功值W= qEd，其中d為頭尾兩點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，與電荷經(jīng)過的路徑無關。 2. 電勢能 我們知道，功是能量轉化的量度，一個力做功必定帶來相應的能量轉化。因此電場力做功，肯定也有能量發(fā)生轉化。那是什么能發(fā)生了變化呢? ——在剛才的電荷運動中，正電荷的動能增加了，是什么能轉化過來的呢? 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)生了轉化。 重力如果做正功，重力勢能減少；重力如果做負功，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零勢能面的問題，在確定電場中某點的電勢能時，也要定義一個零勢能面。才能確定其他地方的電勢能的數(shù)值。若規(guī)定電荷在B點電勢為零，則在A點電勢能等于WAB。也就是說，電荷在某點的電勢能，等于電場力把它從該點移動到零勢能面位置所做的功。 板書：4、電荷在某點的電勢能，等于電場力把它從該點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A為零勢能點，則正點電荷在A點電勢能為零，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點電勢能為-qEd。（負號表示該處該電荷勢能低于零，這里的正負號與大小有關） 鞏固：在剛才的例子中，如果設B為零勢能點，則正點電荷在A點電勢能為？——+qEd；如果設B為零勢能點，則負點電荷在A點電勢能為？——-qEd；如果設A為零勢能點，則負點電荷在B點電勢能為？——+qEd。 ——歸納并 板書：5、正電荷沿著電場線運動（或運動方向與電場線夾銳角）時，電場力做正功，電勢能降低；負電荷沿著電場線運動（或運動方向與電場線夾銳角）時，電場力做負功，電勢能升高。 可見所取的參考零勢能點不同，即使是同一電荷在同一點也有不同的勢能，但兩點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的物理量。 板書：6、通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能為零，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： 課本本節(jié)課后練習1、2（課練并講評）