一、学习课时

 

　　总共2学时，第1学时学习静电力做功和电势能，第2学时学习电势和等势面。

 

　　二、学习目标

 

　　1．通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点；

 

　　2．将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性；

 

　　3．能说出电势的定义方法及其定义公式、单位；

 

　　4．能说出等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。

 

　　三、学习重点

 

　　理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

 

　　四、学习难点

 

　　掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。

 

　　五、自主学习过程

 

第1学时

 

　　目标一：通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点；

 

　　1．请你阅读教材15-16页后回答以下问题：

 

　　①试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A运动到B，静电力做功吗？做了多少功？

 

　　②试探电荷在匀强电场中沿折线由A到M再运动到B，静电力做了多少功？

 

　　

　　以上分析我们得出的结论是：                                    ；

 

　　静电力做功的特点：                                           。

 

　　不仅适用于         电场还适用于           电场

 

　　既然做功与重力做功如此相似，那其他特征也相似吗？

 

　　目标二：将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性；

 

　　请你类比一下：

 

 

 

　　活学活用：

 

　　1．有一电荷量q=-3×10^-5C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10^-4J，从B点移到C点时静电力做功9×10^-4J。问：

 

　　①以B为零势能点，电荷在A点时的电势能E_PA1是多少？

 

　　②如果选取C为零势能点，则电荷在A点时的电势能E_PA2是多少？

 

　　2．将一个-7．0 μC的电荷从无限远处移动到如图所示的电场中的A点时，电荷的电势能为-140μJ，问此过程中静电力做功多少？

 

   

 

　　3．在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E＝6．0×10⁵N/C，方向与x轴正方向相同．在O处放一个电荷量q＝－5．0×10^{－8 C}，质量m＝1．0×10^{－2 kg}的绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0．20，沿x轴正方向给物块一个初速度v₀＝2．0 m/s，如图11所示．（g取10 m/s²）试求：

 

　　（1）物块向右运动的最大距离； （2）物块最终停止的位置。

 

第2学时

 

　　目标三：能说出电势的定义方法及其定义公式、单位；

 

　　请你回忆：

 

　　电势能：                                ，静电力做功与电势能变化之间的关系表达式：                            。

 

　　现在要通过电势能的研究来认识另一个新的物理量──电势。它同样是表征   。

 

　　电场强度的定义：                                                     

 

　　表达式：                   ，定义的方法                       。

 

　　现在我们就要利用这种方法来研究电势。就是来研究电荷在电场中的        与它的           的比值。

 

　　阅读教材17页、18页“电势”后，请你分析：

 

　　若将一个试探电荷q放入电场强度为E_场的匀强电场中的任意一点A，现将电荷q由A点移至O点：

 

　　①从A点移至O点的过程中静电力做功：

 

　　提示：静电力做功的特点：                                            ；

 

　　所以从A到O选择路径：                                              ；

 

　　②从A点移至O点的过程中电势能的变化量为：（规定电荷在O点的电势能为零）

 

 

　　③将①②结合得电荷在任意一点A的电势能为                  ；

 

　　④电荷在任意一点A的电势能和电荷量的比值为                  ；

 

　　分析④的结果，得出结论：                                    ，

 

　　这个结论虽然是从匀强电场得出的，但可以证明，对于其他电场同样适用。

 

　　电势定义：                                                      ；

 

　　符号：      ，表达式：                 ，（计算时要代入正负号）

 

　　单位：        ，单位符号：           ，

 

　　物理意义：                                                       ，

 

　　如果电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，这一点的电势就是           。 

 

　　电势是    量，只有       ，没有     ，电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。因此，电势可以有   值，可以有    值。因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。

 

　　通常以大地或无穷远默认为零。

 

　　电势是表征电场中某点的能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷量、电性无关。类似场强E。

 

　　思索：如何来判断电势的高低呢？

 

　　目标四：能说出等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。

 

　　在地图上我们常用等高线来表示地形的高低，与此相似，电场中常用“等势面”来表示电势的高低。

 

　　请你阅读教材18页“等势面”

 

　　等势面定义：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，也是假想出来的。请你和老师一起分析等势面与电场线有什么关系？

 

　　在同一等势面上，任何两点间的电势　　　　，所以在同一等势面上移动电荷时静电力　　　　　　　　　　，由此可知，等势面一定与电场线　　　　　　，且由电势     的等势面指向电势     的等势面。

 

　　请你利用反证法说明：如果等势面与电场线不垂直情况会如何？

 

　　请你认识以下几种常见的电场的等势面：

 

 

 

 

　　等量异、同种点电荷电场中的等势面是两簇对称曲面。

 

　　活学活用：

 

　　请你完成教材“问题与练习”1-7题。

 

　　六、和同学一起小结本部分的内容

 

　　七、助你一臂之力

 

　　场能性质是电势，场线方向电势降；

 

　　场力做功是qEd，动能定理不能忘；

 

　　电场中有等势面，与它垂直画场线；

 

　　方向由高指向低，面密线密是特点。