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.doc
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(guān)系。3、培養(yǎng)知識的遷移能力?!窘虒W(xué)重點】電勢能的概念,電勢能的改變與電場力做功的關(guān)系,電功計算【教學(xué)難點】運用所學(xué)概念、規(guī)律解決實際問題【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,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點進(jìn)入一場強(qiáng)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(dá)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(jìn)入呢?如果從A以v0垂直于電場線方向進(jìn)入呢?(點電荷質(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動,加速度大小為。可以用運動學(xué)的公式計算。若從B向左進(jìn)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(jìn)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(xué)的質(zhì)點運動一樣遵循牛頓運動定律。而在高一力學(xué)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(nèi)容】1. 電場力做功的特點:我們用剛才的勻強(qiáng)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,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,F(xiàn)對q 所做的功為:W=FcosACqEd;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= qEdB. 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(jié)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(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(shè)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(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,則正點電荷在A點電勢能為?+qEd;如果設(shè)B為零勢能點,則負(fù)點電荷在A點電勢能為?-qEd;如果設(shè)A為零勢能點,則負(fù)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(fù)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(fù)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(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)