1.1电场 教案 (2)

1.1电场 教案
一、学习目标
1、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
2、了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。
3、掌握电势差的概念。会应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。
二、课标要求
1．了解静电现象及其在生活和生产中的应用。用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象。
例1　了解存在可燃气体的环境中防止静电常采用的措施。
2．知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷间相互作用的规律。通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。
3．了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度。会用电场线描述电场。
4．知道电势能、电势，理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。
例2　分析物理学中常把无穷远处和大地作为电势零点的道理。
例3　观察静电偏转，了解阴极射线管的构造，讨论它的工作原理。
5．观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。举例说明电容器在技术中的应用。
例4　使用闪光灯照相。查阅资料，了解电容器在照相机的闪光灯中的作用。
活动建议
1．通过查阅资料、阅读说明书、观察实物等方式，了解避雷针、静电除尘器、静电复印机、激光打印机等设施的基本原理，撰写一篇科学报告。
2．收集资料，综述静电的危害和预防方法。
知识版块及知识结构
静电基本现象→电场力的性质和能的性质→电场对电场中的物质的作用(电场对电荷的作用、电场对导体的作用、电场对电介质的作用)
知识结构图
学情分析
学生对电场知识类了解不多，初中教学中实验不全；回忆总结初中静电学知识参差不齐；学生正处在形象思维向抽象思维转变的关键时期，部分学生存在抽象思维障碍，尤其是空间思维障碍；部分学生对电学知识不感兴趣，存恐惧感。
教学要求与建议
1．加强演示实验和生活经验在教学中的形象思维支撑，促进学生获得正确的知识表象；
2．不失时机地、及时地进行宏观和微观的联系，突出学生对电荷运动及电相互作用中的微观机理理解；
3．强调静电场的概念和研究方法是电磁学的基础，注意物理概念的辨析，防止相似概念混淆；
4．突出对静电场的认识过程，突出类比思维方法的应用，促进知识的有效建构；
5．加强与生活、技术、社会的联系，加强力电知识综合，提高大幅度迁移和应用知识的能力。
课时分配建议
1　电荷及其守恒定律
1课时
2　库仑定律
1课时
3　电场强度
2课时
4　电势能和电势
2课时
5　电势差
1课时
6　电势差与电场强度的关系
1课时
7　静电现象的应用
1课时
8　电容器与电容
1课时
9　带电粒子在电场中的运动
1课时
二、学习过程：
一、电场力做功与电势能
1．静电力做功的特点
(1)在电场中移动电荷时电场力做功与 无关，只与 有关，可见静电力做功与 　　　　做功相似．
(2)在匀强电场中，电场力做的功W＝ 　　　，其中d为沿 　　　 的位移．
2．电势能
(1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该点移到 　　位置时所做的功．
(2)静电力做功与电势能变化的关系
静电力做的功等于 ，即WAB＝ .
(3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷 　　 的电势能规定为零，或把电荷在 表面的电势能规定为零．
例１：一带电小球在空中由a点运动到b点的过程中，受重力、电场力和空气阻力三个力作用．若重力势能增加3 J，机械能增加0.5 J，电场力做功1 J，则小球(　　)
A．克服重力做功为3 J　　　 　　　B．电势能增加1 J
C．克服空气阻力做功0.5 J 　　 D．动能减少2.5 J
练习：如右图为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点．在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J，电场力做的功为1.5 J．则下列说法正确的是(　　)
A．粒子带负电
B．粒子在A点的电势能比在B点少1.5 J
C．粒子在A点的动能比在B点多0.5 J
D．粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J
二、电势、等势面和电势差
1．电势
(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的 与 的比值．
(2)定义式： .
(3)矢标性：电势是 ，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比 　 高(低)
(4)相对性：电势具有 　　 ，同一点的电势因选取 的不同而不同．
2．等势面
(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面．
(2)等势面的形状
①点电荷的电场：等势面是以点电荷为球心的一簇同心球面，如图甲所示．
　　　　　　　　甲　　　　　　　　　乙　　　　　　　　　丙
②等量异种点电荷的电场：等势面如图乙所示，两点电荷连线的中垂面为一个等势面．
③等量同种电荷的电场；等势面如图丙所示．
④匀强电场：等势面是垂直于电场线的一簇平面．
(3)等势面的特点
①等势面一定和电场线垂直．
②等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷电场力不做功．
③电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．
④电场线越密的地方，等差等势面越密．
3．电势差
(1)电势差：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功WAB，跟它的电荷量q的比值，叫做A、B间的电势差，也叫电压．
公式： .单位：伏(V)．
(2)电势差与电势的关系：UAB＝ 　　 ，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值．
注：电势具有相对性，而电势差与零电势点的选取无关，电势差具有绝对性．
例２：(2010·山东理综)某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是(　　)
A．c点场强大于b点场强
B．a点电势高于b点电势
C．若将一试探电荷＋q由a点释放，它将沿电场线运动到b点
D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小
总结：(1)比较电势高低的方法
　
(2) 比较电势能大小的方法
　
练习：如右图所示，xOy平面内有一匀强电场，场强为E，方向未知，电场线跟x轴的负方向夹角为θ，电子在坐标平面xOy内，从原点O以大小为v0方向沿x正方向的初速度射入电场，最后打在y轴上的M点．电子的质量为m，电荷量为e，重力不计．则(　　)
A．O点电势高于M点电势
B．运动过程中电子在M点电势能最多
C．运动过程中，电子的电势能先减少后增加
D．电场对电子先做负功，后做正功
三．电势差与电场强度的关系
匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积．
即公式 　　 　也可写作 　　 （如下面左图所示）
例３：如上面右图所示，匀强电场中的一组等势面，A、B、C、D相邻间距离为2cm，则场强 E＝ ；离A点1．5cm的P点电势为 V．
练习：匀强电场中有a、b、c三点．在以它们为顶点的三角形中，? ∠a＝30°、∠c＝90°,电场方向与三角形所在平面平行．已知a、b和c点的电势分别为 V、 V和2 V．该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为？
四．求电场力做功的计算方法
(1)由公式W＝Fxcosθ计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝qExcosθ.
(2)由W＝qU来计算，此公式适用于任何形式的静电场．
(3)由动能定理来计算：W电场力＋W其他力＝ΔEk.
(4)由电势能的变化计算：W电场力＝Ep1－Ep2.
例４：两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如右图所示．若此杆绕过O点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力做的功为(　　)
A．0
B．qEl
C．2qEl
D．πqEl
例５：把一个电荷量为q＝5×10－9 C的正电荷从距电场无穷远处移到电场中M点，电荷克服电场力做功WM＝6.0×10－3 J，如果把该点电荷从距电场无穷远处移到电场中N点，电荷克服电场力做功WN＝3.6×10－3 J．取无穷远处为零电势点，求：
(1)M、N点的电势是多少？
(2)M、N点的电势差是多少？把该点电荷从M点移到N点电场力做功是多少？