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電勢差 電勢

電勢差 電勢

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1、理解電勢差是描述電場的能的性質(zhì)的物理量,理解電勢差與零點(diǎn)電勢面位置的選取無關(guān),熟練應(yīng)用其概念及定義式 進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算.

2、理解電勢是描述電場的能的物理量,知道電勢與電勢差的關(guān)系 ,電勢與零勢面的選取有關(guān),知道在電場中沿著電場線的方向電勢的變化.

3、知道電勢能,知道電場力做功與電勢能改變的關(guān)系.

能力目標(biāo)

利用學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)進(jìn)行類比、概括講述新知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生對新知識(shí)的自學(xué)能力,邏輯推理能力,以及抽象思維的能力.

情感目標(biāo)

通過對原有知識(shí)的加工,對新舊知識(shí)的類比、概括,培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)自我更新的能力.


教學(xué)建議

教學(xué)建議
在本節(jié)內(nèi)容中,涉及到電勢的講解,與前面所學(xué)的重力勢能有相似的規(guī)律和原理,因此講解時(shí)可以采取類比、概括這一物理教學(xué)中常用的教學(xué)方法.教材中首先導(dǎo)出電場力做功的特點(diǎn),對比重力做功引起勢能的變化,得到電勢、電勢差、電勢能的概念,并指出電勢能與電場力做功之間的關(guān)系:電勢能的改變==電場力做的功.

教法建議
在講解中,知識(shí)點(diǎn)上需要明確的是:
(1)除了需要說明電勢的單位以及標(biāo)量性,還需要強(qiáng)調(diào)電勢公式是定義式,電場中某一點(diǎn)的電勢與電荷在電場中的電勢能無關(guān),與電荷的多寡無關(guān);而電場中某點(diǎn)的電勢與產(chǎn)生電場的源電荷有關(guān),與該點(diǎn)在電場中的位置有關(guān).
(2)關(guān)于電勢公式的應(yīng)用時(shí),注意公式中物理量的正負(fù),理解正負(fù)只是表示電勢的高低而不是方向.
(3)關(guān)于電勢的講解:一是需要注意的是零電勢的選。ɡ碚撋弦跃嚯x電場無限遠(yuǎn)處為零電勢,實(shí)際上以大地的電勢為零電勢);二是電勢沿著電場線的方向逐漸降低.
(4)電荷在電場中兩點(diǎn)之間的電勢能之差是確定的.

重點(diǎn)難點(diǎn)分析
1、本節(jié)重點(diǎn)是電勢差的概念以及定義式的應(yīng)用,電場力做功與電勢能改變的關(guān)系;
2、本節(jié)的難點(diǎn)是電勢差的定義以及電勢能與電場力做功的關(guān)系.

關(guān)于講解——整體思路的建議
電勢、電勢差、電勢能的概念比較抽象,在講解時(shí)可以通過引入重力場的有關(guān)概念進(jìn)行類比,以增強(qiáng)知識(shí)的可感知性,這有助于學(xué)生的理解.但還需要注意的是,在講解中不僅要掌握好教學(xué)的深度,同時(shí)要加強(qiáng)學(xué)生從不同的知識(shí)角度——能的角度、功能關(guān)系的角度學(xué)習(xí)本節(jié)知識(shí),從一個(gè)更高的全面的基準(zhǔn)點(diǎn)對已學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合,加強(qiáng)學(xué)生自身知識(shí)的再更新能力,這也是教師急需要注意的問題.

 

電勢差、電勢教學(xué)設(shè)計(jì)示例

一、復(fù)習(xí)引入

教師講解(出示圖片):

電場對放入其中的電荷有力的作用,對導(dǎo)體內(nèi)部電荷同樣有力的作用,此力可以做功,所以電場也有能的性質(zhì).下面我們從能量角度研究電場性質(zhì).

首先,我們先復(fù)習(xí)一下有關(guān)功的知識(shí)以及重力做功和重力勢能的關(guān)系(如圖)

一、功的量度:  

二、重力做功

1、重力做功只與位置有關(guān)、與經(jīng)過的路徑無關(guān);

2、重力做功與勢能的關(guān)系:

3、重力勢能是相對的,有零勢能面。(人為選定)

4、重力勢能的正負(fù)是相對于零勢面而言的,不代表方向。數(shù)值上等于把物體從該點(diǎn)移到零勢能面處時(shí),重力所做的功

同樣,我們還研究過其它力做功,如分子力做功使得分子勢能發(fā)生變化,彈簧的彈力做功引起彈性勢能的變化,那么電場力做功的情形又是怎樣的呢?我們又是怎樣來研究呢?

二、新授課

1、電勢差

教師出示上圖:在某一點(diǎn)電荷+Q形成的電場中,將同一電荷放入電場的不同位置A、B兩點(diǎn),所受到的電場力是不同的,這是因?yàn)?I>A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度是不同的.為了研究問題的方便,我們以勻強(qiáng)電場為例,勻強(qiáng)電場中,電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),電場力的大小 為恒力,則電場力做功大小為:           ( EqS之間的夾角)

在這里: 是一個(gè)與電荷本身無關(guān)的量,

類似如重力做功 也是與物體本身無關(guān)的物理量,只與重力場本身性質(zhì)有關(guān).

因此我們將 這一比值叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢差,用 來表示電勢差,單位伏特,簡稱伏,符號(hào)是V.電勢差又叫電壓.

        (1V=1J/C)

電荷在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)場中,令電荷q由一點(diǎn)A移至另一點(diǎn)B時(shí)(如圖)電場力所做的功 ,同樣點(diǎn)電荷由A沿著某一曲線移至另一點(diǎn)CAC在場強(qiáng)E的投影與AB相等)時(shí)電場力所做的功 , 相等(具體證明可以類比重力做功,采用無限分割法進(jìn)行證明),也就是說電場力做功與路徑無關(guān),僅與電荷運(yùn)動(dòng)的起末位置有關(guān).此結(jié)論不僅適用于勻強(qiáng)電場而且適用于任何電場(在高中階段不做具體證明).

         

這樣電場力所做的功可以是正值或負(fù)值,所以兩點(diǎn)間的電勢差也可以是正值或負(fù)值.

教師總結(jié):

(1)AB兩點(diǎn)之間的電勢差可以是正值,也可以是負(fù)值,數(shù)值上等于單位正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)電場力所做的功

(2)電勢差的單位——伏特(V),當(dāng)q電量為1C時(shí)在某兩點(diǎn)間做功為1J,則這兩點(diǎn)之間的電勢差為1V;

(3)不論電場如何分布,電場力是恒力還是變力,電場力做功的大小都可以用 計(jì)算得到;

2、電勢

教師提出問題:物體在重力作用下移動(dòng)的高度差越大,重力勢能的變化也越大.高度差即高度的差值,電勢差也就是電勢的差值,那么如何定義電場中各點(diǎn)的電勢?

分析: ,若將B點(diǎn)的電勢定義為零電勢點(diǎn),則A點(diǎn)的電勢等于單位正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)——零電勢點(diǎn)(參考點(diǎn))時(shí)所做的功.

教師強(qiáng)調(diào):電勢通常用 來表示.電場中某一點(diǎn)的電勢,等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)(零點(diǎn)電勢)時(shí)電場力所做的功.

電勢差與零點(diǎn)電勢的選取無關(guān),但電勢是相對零點(diǎn)電勢而言的,與零點(diǎn)電勢的選取有關(guān).

分析書中圖14-24:

提出問題:在電場中沿著場強(qiáng)方向移動(dòng)電荷,電場力做功,電勢將如何變化?

分析:沿著電場線的方向?qū)挝徽姾捎?I>A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),電場力做正功,電勢差大于零 ,即 , .

總結(jié):沿著電場線的方向,電勢越來越低.

3、電勢能

物體在重力場中具有重力勢能,而電荷在電場中也具有能——電勢能.

重力做功使物體重力勢能減少,重力做多少功,重力勢能就減少多少,減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能或其它形式的能,那么電場力做功與電勢能的變化有什么關(guān)系呢?

類似的:

(1)電場力做功使電荷的電勢能減少;

(2)電場力做多少功,電勢能就減少多少;

(3)減少的電勢能轉(zhuǎn)化為電荷的動(dòng)能或其它形式的能.

教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀104頁例題2歸納總結(jié)判斷做功為正或負(fù)的方法.

方法(1)可以在計(jì)算時(shí)將q、U的正負(fù)關(guān)系直接代入;

方法(2)在代入數(shù)值時(shí)以絕對值代入,再判斷電場力做功的正負(fù).

4、總結(jié):

(1)電場中兩點(diǎn)間電勢差,類同重力場中兩點(diǎn)的高度差.

電勢差:         (1V=1J/C)

UW、q無關(guān)

(2)設(shè)定零電勢點(diǎn),由電勢差定義各個(gè)點(diǎn)的電勢:電場中某一點(diǎn)的電勢 ,等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)(零點(diǎn)電勢)時(shí)電場力所做的功.

注意:電勢的大小與參考點(diǎn)的選取無關(guān);

電勢差的大小與參考點(diǎn)的選取無關(guān).

(3) ,沿著電場線的方向,電勢越來越低.

(4)電勢能是電荷在電場中具有的能:

電場力做功,電勢能減少;做多少功,電勢能就減少多少.


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