2019-2020年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 5.電勢(shì)差 名師教案 新人教A版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 5.電勢(shì)差 名師教案 新人教A版選修3-1前置診斷：本節(jié)重點(diǎn)學(xué)習(xí)電勢(shì)差概念，同時(shí)學(xué)習(xí)電場(chǎng)力做的功與電勢(shì)差之間的關(guān)系。電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值叫電勢(shì)差。電勢(shì)差也叫 。設(shè)電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)為A，B點(diǎn)的電勢(shì)為B，則AB間的電勢(shì)差表示成UAB= ，因?yàn)閁BA= 所以UAB=UBA。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)的選取 關(guān)，電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與零電勢(shì)的選取 關(guān)。電勢(shì)差和電勢(shì)的單位都是特，符號(hào) ；電勢(shì)差和電勢(shì)都是，但它們都有正負(fù)。電勢(shì)的正負(fù)表示比零電勢(shì)或。當(dāng)取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)時(shí)：正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)都零，負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)都零。電勢(shì)差的正負(fù)表示電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的高低：若A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAB=A-B0，則表明A點(diǎn)電勢(shì) 于B點(diǎn)電勢(shì)；若A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAB=A-B0，則表明A點(diǎn)電勢(shì) 于B點(diǎn)電勢(shì)。3電荷q在電場(chǎng)中從A移到B時(shí)，電場(chǎng)力做功WAB等于電荷在A、B兩點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能之差。即WAB=EPA-EPB=qA-qB= 。電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做的功只與電荷的位置有關(guān)，而與電荷運(yùn)動(dòng)的具體無(wú)關(guān)。本節(jié)得到的電場(chǎng)力做功公式WAB= 使我們計(jì)算電場(chǎng)力做功像計(jì)算重力做功一樣簡(jiǎn)單方便。答案：1.電壓 A-B B-A 有 無(wú) 2. V 標(biāo)量 高 低 大于 小于 高 低 3. qUAB 路徑 qUAB專家說(shuō)課：用不同的位置作為測(cè)量高度的起點(diǎn)，同一地方的高度的數(shù)值就不相同，但兩個(gè)地方的高度差卻保持不變。選擇不同的位置作為電勢(shì)的零點(diǎn)，電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)的數(shù)值也會(huì)改變，類比一下，是否電場(chǎng)中某兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值也保持不變呢？本節(jié)課就來(lái)研究一下這個(gè)問(wèn)題。 一在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷電場(chǎng)力做的功W=qU，只與始末位置的電勢(shì)差有關(guān)。在只有電場(chǎng)力做功的情況下，電場(chǎng)力做功的過(guò)程是電勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。無(wú)論對(duì)正電荷還是負(fù)電荷，只要電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能就減小，克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能就增大；正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大；負(fù)電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能??；利用公式W=qU進(jìn)行計(jì)算時(shí)，各量都取絕對(duì)值，功的正負(fù)由電荷的正負(fù)和移動(dòng)的方向判定。 二本節(jié)課標(biāo)及其解讀。理解電勢(shì)差（1）理解電勢(shì)差的概念，知道電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)；（2）掌握兩點(diǎn)間電勢(shì)差的表達(dá)公式，知道兩點(diǎn)之間電勢(shì)差的正負(fù)號(hào)與這兩點(diǎn)的電勢(shì)高低之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算；（3）知道在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢(shì)差之間的關(guān)系，會(huì)應(yīng)用靜電力做功的公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；（4）了解電勢(shì)差、電勢(shì)、電勢(shì)能之間的區(qū)別和聯(lián)系。 三本節(jié)由電勢(shì)概念為起點(diǎn)，再次用類比的方法，把電勢(shì)差與高度差相類比引入。靜電力做功公式WAB=qUAB的推導(dǎo)和具體應(yīng)用是本節(jié)的重點(diǎn)，本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)是靜電力做功公式中正負(fù)號(hào)的應(yīng)用與正負(fù)號(hào)的理意義。本節(jié)教學(xué)易錯(cuò)點(diǎn)有三個(gè)：1忽略電勢(shì)差的正負(fù)，平時(shí)不注重順序UAB=AB；2利用WAB=qUAB求功時(shí)，可以把q、UAB的正負(fù)號(hào)直接代入求出功的正負(fù)，也可代絕對(duì)值，根據(jù)具體情況確定正負(fù)功；3電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的對(duì)應(yīng)關(guān)系WAB=EPAEPB。本節(jié)教學(xué)疑點(diǎn)為WAB=qUAB的推導(dǎo)；電勢(shì)差的絕對(duì)性。四教材中特別重視的問(wèn)題：認(rèn)識(shí)靜電力做功與電勢(shì)差關(guān)系，理解WAB、q、UAB三個(gè)物理量正負(fù)的應(yīng)用，如書(shū)本P21 例1是一個(gè)很好的例題。課堂探究： 一在研究微觀粒子時(shí)常用電子伏特（ev）做能量的單位，1ev等于一個(gè)電子經(jīng)過(guò)1v電壓加速后所增加的動(dòng)能或一個(gè)電子經(jīng)過(guò)1v電壓加速電場(chǎng)力所做的功，由電場(chǎng)力做功的公式W=Uq可得，1J=1.61019ev。 二利用公式W=Uq做每道題都應(yīng)該畫(huà)出示意圖，抓住電場(chǎng)線這個(gè)關(guān)鍵。電場(chǎng)線能表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向，能表示電勢(shì)降低的方向。有了這個(gè)直觀的示意圖，可以很方便地判定點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中受力、做功、電勢(shì)能變化等情況。案例精析：【例1】帶電荷量q=+5.010-8C的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，克服電場(chǎng)力做功3.0106J已知B點(diǎn)的電勢(shì)為UB=20V求：(1)A、B間的電勢(shì)差；(2)A點(diǎn)的電勢(shì)；(3)q從A到B的電勢(shì)能變化；(4)將q=-5.0x108C的點(diǎn)電荷放在A點(diǎn)時(shí)它的電勢(shì)能解析：(1) A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大小為 U=W/q=3.010-6/(5.010-8)=60vA點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)，所以A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB=60V(2)A點(diǎn)電勢(shì)= UAB +=(60V)+20V=40V(3)q從A到B克服電功力做功，電勢(shì)能一定增加EP=W=3.0106J(4)A點(diǎn)電勢(shì)UA=40V，比零電勢(shì)低，q為負(fù)電荷，從零電勢(shì)點(diǎn)移到A點(diǎn)過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功，所以q在A點(diǎn)的電勢(shì)能為正值 EP=q(UA0)=5.010840J =2106J【例2 】 在某電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)電量為q的電荷時(shí)，電荷的電勢(shì)能的減少量為E，E跟電荷電量q的比值為5V，A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為多少？如在A、B間移動(dòng)電量為2q的電荷時(shí)，該電荷的電勢(shì)能的變化為多少？這時(shí)A、B間的電勢(shì)差多少？解析： 由于電荷電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做正功，WAB=E，所以A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB=WAB/q=E/q=5V。電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差是電場(chǎng)固有的，與被移動(dòng)的電荷無(wú)關(guān)，故在A、B間移動(dòng)2q電荷時(shí)，A、B間電勢(shì)差仍是5V。電場(chǎng)力做功WAB=qUAB，與移動(dòng)電荷的電量成正比，所以電荷電勢(shì)能的變化也與電荷的電量成正比，故移動(dòng)2q電量的電荷時(shí)，該電荷的電勢(shì)能變化為2E。拓展 在電場(chǎng)力做功公式WAB= q UAB中，UAB是由電場(chǎng)的性質(zhì)決定的，與被移動(dòng)的電荷無(wú)關(guān)，電荷的正負(fù)號(hào)和電勢(shì)差的正負(fù)號(hào)都帶符號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，功的正負(fù)號(hào)也就確定了。三維達(dá)標(biāo)：基礎(chǔ)練習(xí)1. 關(guān)于電勢(shì)差的說(shuō)法中，正確的是（ B ）A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電荷從其中一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功B1C電荷從電場(chǎng)中一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)，如果電場(chǎng)力做了1J的功，這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差就是1VC在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做功的多少跟這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差無(wú)關(guān)D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差的大小跟放入這兩點(diǎn)的電荷的電量成反比2. 一個(gè)點(diǎn)電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為零，則(D )AA、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定相等；B該點(diǎn)電荷一定沿等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)；C作用于該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)力與其移動(dòng)方向總是垂直的；DA、B兩點(diǎn)電勢(shì)一定相等3. 在靜電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn)，有一個(gè)電荷q1=310-8 C，自a移到b，電場(chǎng)力做功310-6 J.另有一個(gè)電荷q2=-110-8 C，自a移到c，電場(chǎng)力做功310-6 J，則a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)由高到低的順序是 ,b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Ubc為 V.答案：c、a、b -400V4. 一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電量q=2.010-9庫(kù)，在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這過(guò)程中，除電場(chǎng)力外,其他力作的功為6.010-5焦，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.010-5焦，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多大?答案：104V綜合躍升5. （xx廣東3）如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A、B、C、D作為頂點(diǎn)構(gòu)成一正方體空間，電場(chǎng)方向與面ABCD垂直。下列說(shuō)法正確的是（ AD ）AAD兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAD與A A兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAA相等B帶正電的粒子從A點(diǎn)沿路徑ADD移到D點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功C帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)沿路徑ADD移到D點(diǎn)，電勢(shì)能減小D帶電的粒子從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，沿對(duì)角線A C與沿路徑ABBC電場(chǎng)力做功相同ABE6. （xx上海2A）如圖所示，把電量為5109 C的電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能_（選填“增大”、“減小”或“不變”）；若A點(diǎn)的電勢(shì)UA15 V，B點(diǎn)的電勢(shì)UB10 V， 則此過(guò)程中電場(chǎng)力做的功為_(kāi)答案：增大；2.5108 J7. 將一個(gè)10-6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做功210-6J，從C點(diǎn)移到D點(diǎn)做電場(chǎng)力做功710-6J，若已知B點(diǎn)比C點(diǎn)電勢(shì)高3V，則A、D之間的電勢(shì)差是多少？答案：UAD=-2V圖1-5-58. 把一個(gè)電量為q=4.010-6C的正電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了2.010-3J的功，（1）A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差多大？（2）取A點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，B點(diǎn)的電勢(shì)多大？（3）若取B點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，A點(diǎn)的電勢(shì)多大？答案：（1）UAB=500V，（2）-500V，（3）+500V 互動(dòng)實(shí)踐+QABC圖1-379. 如圖1-5-5所示，三條虛線表示某電場(chǎng)的三個(gè)等勢(shì)面，其中1=10V，2=20V，3=30V一個(gè)帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，按圖1-5-5中實(shí)線軌跡從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，由此可知(ABD)A.粒子帶負(fù)電B.粒子的速度變大C.粒子的加速度變大D.粒子的電勢(shì)能變大10. 如圖1-37所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，它與以正點(diǎn)電荷Q為圓心的某一圓交于B、C兩點(diǎn)，質(zhì)量為m，帶電量為-q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無(wú)初速下滑，已知q遠(yuǎn)小于Q，AB=h，小球滑到B點(diǎn)時(shí)速度大小為，求：小球由A到B過(guò)程中電場(chǎng)力做的功A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差.答案：