第一章第4节电势能和电势
第4节电势能和电势
1．静电力做功与电势能变化的关系
静电力做正功，电荷的电势能一定减少，静电力做负功时，电荷的电势能一定增加，静电力做的功是电荷电势能变化的量度，若电荷在电场中从A点移动到B点，则W AB＝E PA －E PB.
．电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时电场力做的功，若规定电荷在B点的电势能为零，E PB＝0则E PA＝W AB.
3．电势反映了电场的能的性质．电势与电势能的关系是：φ＝E P
q.电势的大小仅由电场
本身决定，与电荷q的大小、电性无关．电势是标量，但有正负之分，电势降落最快的方向就是电场线的方向．
4．电场中电势相等的各点构成的面叫等势面，等势面的性质有：
(1)在等势面上移动电荷，电场力不做功，说明电场力方向与电荷移动方向垂直，即等势面必定与电场线垂直．
(2)沿着电场线的方向，电势降低，显然，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．
5．下列说法正确的是()
A．电荷从电场中的A点运动到了B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零
C．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功
D．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立
答案BC
解析电场力做的功和电荷的运动路径无关，所以选项A错误；电场力做功只和电荷的初末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，C正确；电荷在电场中运动，虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能间的转化满足能量守恒定律，D错．
6．外力克服电场力对电荷做功时()
A．电荷的动能一定增大
B．电荷的动能一定减小
C．电荷一定从电势能大处移到电势能小处
D．电荷一定从电势能小处移到电势能大处
答案 D
7．如图1所示，Q是带正电的点电荷，P1、P2为其电场中的两点．若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则()
图1
A．E1>E2，φ1>φ2B．E1>E2，φ1<φ2
C．E1 答案 A 8．图2中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定() 图2 A．M点的电势大于N点的电势 B．M点的电势小于N点的电势 C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力 答案AD 解析本题考查考生对电场线的掌握情况．由于沿电场线方向电势逐渐降低，故φM>φN，A项正确，B项错误；由电场线疏密程度表示场强大小知，E M 【概念规律练】 知识点一电场力做功的特点 图3 1．如图3所示，在电场强度为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点．若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________． 答案qELcos θqELcos θqELcos θ电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关 解析路径AB、ACB、曲线ADB在电场线方向上的投影都是BC＝Lcos θ.因此沿这三条路径电荷由A运动到B，电场力做的功都是qELcos θ.因此电场力做功的特点是：与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关． 点评电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关． 知识点二电场力做功与电势能变化的关系 2．如图4所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb 和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．由图可知() 图4 A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功 B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功 C．粒子从K到L的过程中，电势能增加 D．粒子从L到M的过程中，动能减少 答案AC 解析因为运动的粒子带正电，从其轨迹弯曲情况可判定受到的是库仑斥力，所以场源电荷必定为正电荷，即电势高低关系为φa>φb>φc.因此φK＝φN<φM<φL. 所以由K到L过程中电场力做负功．电势能增加，A、C正确．由L到M过程中，电 场力做正功，电势能减小，动能增加，B 、D 错误． 点评 (1)电场力做功与路径无关，所以当电场中两点的位置确定后，在两点间移动电荷时电场力做功是确定的值，也就是说电荷的电势能变化量是确定的． (2)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，其他力做功不会引起电势能的变化． (3)电场力对电荷做正功，电势能一定减少；电场力对电荷做负功，电势能一定增加．电场力做了多少正功，电势能就减少多少；电场力做了多少负功，电势能就增加多少． 3．如图5所示，两个等量的正电荷分别置于P 、Q 两位置，在P 、Q 连线的垂直平分线上有M 、N 两点，另有一试探电荷q ，则( ) 图5 A ．若q 是正电荷，q 在N 点的电势能比在M 点的电势能大 B ．若q 是负电荷，q 在M 点的电势能比在N 点的电势能大 C ．无论q 是正电荷，还是负电荷，q 在M 、N 两点的电势能一样大 D ．无论q 是正电荷还是负电荷，q 在M 点的电势能都比在N 点的电势能小 答案 AB 解析 由两个等量的正点电荷周围的电场线的分布情况可知，两点电荷连线的中垂线上的电场方向是：由连线的中点沿中垂线指向无穷远处．正电荷从N 点移到M 点，电场力做正功，电势能减小；负电荷从N 点移到M 点，电场力做负功，电势能增大．选项A 、B 正确． 知识点三 电势 4．关于电势，下列说法正确的是( ) A ．电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功 B ．电场中某点的电势与零电势点的选取有关 C ．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低 D ．电势是描述电场能的性质的物理量 答案 ABD 解析 由电势的定义可知A 正确．由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B 正确．虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，因此C 错误．电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D 正确． 点评 (1)电势是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电 场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关，电势的大小为φ＝E p q . (2)电势是相对的，电势零点的选取是任意的，但以方便为原则．如果没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零． (3)电势是标量，只有大小，没有方向，在规定了零电势点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值，正值表示该点电势比零电势点电势高，负值表示该点电势比零电势点电势低，所以，同一电场中，正电势一定高于负电势． 5．如果把q ＝1.0×10－8 C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点，需要克服静电力做功W ＝1.2×10－4 J ，那么， (1)q 在A 点的电势能和A 点的电势各是什么？ (2)q 未移入电场前A 点的电势是多少？ 答案 (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V 解析 (1)静电力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，即φ∞＝0，E p ∞＝0. 由W ∞A ＝E p ∞－E pA 得E pA ＝E p ∞－W ∞A ＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J 再由φA ＝E PA q 得φA ＝1.2×104 V (2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q移入电场前，A点的电势仍为1.2×104 V. 知识点四等势面 6．如图6所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则() 图6 A．A点场强小于B点场强 B．A点场强方向指向x轴负方向 C．A点场强大于B点场强 D．A点电势高于B点电势 答案AD 解析由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的 等势面，作出相对应的电场线分布，如右图所示，则可知A、B两点处的场强方向应与x轴同向，由电场线的疏密可知，A点处的场强E A小于B点处的场强E B，故正确选项为A、D. 7．如图7所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷．现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，以下判断正确的是() 图7 A．两粒子带同种电荷 B．两粒子带异种电荷 C．到达M、N时两粒子速率仍相等 D．到达M、N时两粒子速率不相等 答案BD 解析由两个粒子轨迹的弯曲情况可看出，到达M的粒子受的是库仑斥力，到达N的粒子受的是库仑引力，所以两个粒子电性一定不同，A错误，B正确；因为P和M、N不在同一个等势面上，所以由P到M和由P到N时电场力都要做功，但因P到M的过程中是在斥力作用下靠近，电场力做负功，所以动能减少，故v M 【方法技巧练】 电场中电势高低的判断方法 8．在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4 J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3 J，则M、N、P三点电势高低关系是怎样的？ 答案φN>φM>φP N静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N 点在M点左侧．由N→N静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N点在M点左侧．由N→P静电力做负功，即沿着电场线方向移动，又因1.0×10－3 J>6.0×10－4 J，所以肯定移过了M点，所以P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是φN>φM>φP. 方法总结电场中两点电势高低的比较方法： (1)根据电场力做功判断 ①在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势是降低的，如果电场力做负功，则电势升高． ②在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高，如果电场力做负功，则电势降低． (2)根据电场线确定 电场线的方向就是电势降低最快的方向． (3)根据电荷电势能的变化判断 ①如果在两点间移动正电荷时：电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低． ②如果在两点间移动负电荷时：电势能增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高． 1．下列关于电势高低的判断，正确的是() A．负电荷从A点移到B点时，电场力做负功，A点的电势一定较高 B．负电荷从A点移到B点时，电势能增加，A点的电势一定较低 C．正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点的电势一定较低 D．正电荷只在电场力作用下，从A点移到B点，A点的电势一定较高 答案AC 2．若带正电荷的运动小球只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内() A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动 B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动 C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动 D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动 答案 D 解析由于不知小球的初速度情况，故不能确定小球运动方向． 图8 3．如图8所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是() A．粒子在M点的速率最大 B．粒子所受电场力沿电场方向 C．粒子在电场中的加速度不变 D．粒子在电场中的电势能始终在增加 答案 C 解析粒子带负电，所受电场力沿电场反方向，在接近M点的过程中电场力做负功，离开M点的过程中电场力做正功，所以在M点粒子的速率应该最小，A、B错误，粒子在匀强电场中运动，所受电场力不变，加速度不变，C正确，因为动能先减小后增加，所以电势能先增加后减小，D错误． 4．某电场的部分电场线如图9所示，A、B是一带电粒子仅在电场力作用下运动轨迹(图中虚线)上的两点，下列说法中正确的是() 图9 A．粒子一定是从B点向A点运动 B．粒子在A点的加速度小于它在B点的加速度 C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能 D．电场中A点的电势高于B点的电势 答案 C 5．如图10所示，虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个等势面，设两相邻等势面的间距相等，一电子射入电场后的运动轨迹如图中实线所示，其中1、2、3、4是运动轨迹与等势面的一些交点．由此可以判定() 图10 A．电子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等 B．O处的点电荷一定带正电 C．a、b、c三个等势面的电势关系是φa>φb>φc D．电子运动时的电势能先增大后减小 答案AD 解析电子在运动过程中只有电场力做功，只有电势能和动能的转化，因而电势能与动能的总和不变，A正确．从运动轨迹的弯曲情况可知电子受排斥力作用，所以可判断O点处的电荷为负电荷，根据负点电荷的电场分布可知D正确，C错误． 6．下列4个图中，a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是() 答案 D 解析匀强电场的等势面是一系列的平行平面，A中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相等；B中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强矢量大小相等、方向不同；C中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强矢量的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强矢量的方向不同；在D中，a、b两点的电势相等，场强矢量的方向是沿连线的，而且方向相同，故本题选D. 7．如图11所示，实直线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的三条等势线，由图可以得出的正确结论是() 图11 A．M点的电势一定高于N点的电势 B．M点的场强一定大于N点的场强 C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关 D．某电荷在M点或N点具有电势能与零电势的选取无关 答案ABC 8．如图12所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和－Q，x轴上的P点位于－Q的右侧．下列判断正确的是() 图12 A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同 B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同 C．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能增大 D．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能减小 答案AC 解析在＋Q、－Q连线上及延长线上三个区间内场强方向如图所示，由对称关系可知，在Q左侧与P(－Q)间等距的P′点应与P点场强相同，故选项A正确． 在（-Q）、+Q之间各处场强均大于（-Q）、P之间各处场强，故试探电荷+Q从P移至O 点过程中，P→(－Q)做正功W1，由(－Q)→O电场力做负功W2，由上面分析知，|W2|>W1，故电势能增大．C正确． 9．在光滑的绝缘平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图13所示．若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动．粒子从b点运动到d点的过程中() 图13 A．先做匀加速运动，后做匀减速运动 B．先从高电势到低电势，后从低电势到高电势 C．电势能与机械能之和先增大，后减小 D．电势能先减小，后增大 答案 D 解析这是等量同种电荷形成的电场，根据这种电场的电场线分布情况，可知在直线bd上正中央一点的电势最高，所以B错误．等量同种电荷形成的电场是非匀强的，所以A 错误．负电荷由b到d运动的过程中先加速后减速，动能先增大后减小，则电势能先减小后增大，而由能量守恒定律可知电势能与机械能之和保持不变，所以C错误，D正确．10．有一带负电的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4 J．从B点移到C点，电场力做功9×10－4 J，问： (1)若以A为零势能点，B、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？ (2)若以B为零势能点，A、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？ 答案见解析 解析电场力做功和电势能变化的关系，既适用于正电荷，又适用于负电荷． (1)电荷从A点移到B点，克服电场力做功6×10－4J，电势能增加6×10－4J．故B点 电势能为6×10－ 4 J. 从B 点移到C 点，电场力做功9×10－4 J ，电势能减少9×10－4 J ，故C 点电势能为－3 ×10－4 J. 由于A 为零势能点，故A 、C 间的电势能之差为3×10－4 J. (2)由(1)知，以B 点为零势能点，电荷从A 点移到B 点，电势能增加6×10－4 J 后电势 能成为零，故A 点电势能为－6×10－4 J. 从B 点移到C 点，电势能减少9×10－4 J ，故C 点电势能为－9×10－4 J ．A 、C 间的电 势能之差为3×10－4 J. 11．图14为电场的电场线，现将一电荷量q ＝－3.0×10－9 C 的负电荷从A 点移到B 点、 从B 点移到C 点，从C 点移到D 点电场力做功分别为：W AB ＝3.0×10－8 J 、 W BC ＝1.5×10－8 J 、W CD ＝9.0×10－9 J ．若取C 点电势为零，试求A 、B 、D 三点电势． 图14 答案 －15 V －5 V 3 V 解析 根据电势的概念求解：电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势能点时，电场力所做的功．由于本题中移动的是负电荷，故不难理解：A 、B 、D 三点的电势应等于单位负电荷由该点移到零势能点(C 点)时，电场力所做的功的负值，即 φA ＝－W AC |q|＝－W AB ＋W BC |q|＝－3.0×10－8＋1.5×10－83.0×10－9 V ＝－15 V φB ＝－W BC |q|＝－1.5×10－83.0×10－9 V ＝－5 V φD ＝－W DC |q|＝W CD |q|＝9.0×10－93.0×10－9 V ＝3 V . 第4节 电势能和电势 1．知道静电力做功与路径无关。 2．理解静电力做功与电势能变化的关系，理解电势能的概念，认识电势能的相对性。 3．知道电势的定义方法及其定义式、单位，能根据电场线判断电势高低。 4．知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。 一、电场力做功的特点 1．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的□ 01起始位置和□02终止位置有关，与电荷经过的路径□ 03无关。 2．在匀强电场中电场力做功W ＝□ 04qEL cos θ，其中θ为电场力与电荷位移间夹角。 二、电势能 1．概念：电荷在□ 01静电场中具有的势能。用E p 表示。 2．静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的□ 02减少量，W AB ＝□03E p A －E p B 。 电场力做正功，电势能□04减少；电场力做负功，电势能□05增加。 3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到□ 06零势能位置时静电力做的功。 4．零势能位置：电场中规定的电势能为□07零的位置，通常把电荷在离场源电荷□08无穷远处或□ 09大地处的电势能规定为零。 三、电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。 2．公式：φ＝□01E p q 。 3．单位：国际单位制中，电势的单位是□ 02伏特，符号是V ，1 V ＝1 J/C 。 4．特点 (1)相对性：电场中各点电势的高低与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取□ 03无穷远处或□ 04大地处为零电势位置。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有□ 05正负。 5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐□ 06降低。 四、等势面 1．定义：电场中电势□ 01相同的各点构成的面叫做等势面。 2．等势面与电场线的关系 (1)电场线跟等势面□ 02垂直。 第四节《动能和势能》教案（人教版初三） 〔一〕教学目的 1．明白得动能和势能能够相互转化并能举例讲明。 2．能讲明有关动能和势能相互转化的简单现象。 〔二〕教具 1．麦克斯韦滚摆。 2．课本图1-7的装置，在弹簧片前加一弹簧。 3．单摆、皮球〔或乒乓球〕。 〔三〕教学过程 1．复习提咨询 (1)动能的大小与哪些因素有关？如何样判定质量一定的物体的动能的变化？ (2)势能的大小与哪些因素有关？如何样判定重力势能大小的变化？ 〔演示钢球从斜槽滚下，斜槽倾角应尽量小一些，使钢球从斜槽滚下的时刻尽量长一些，引导学生观看钢球竖直高度的变化和速度的变化，回答上述咨询题〕 2．新课教学 (1)动能和重力势能能够相互转化。 从上面实验能够看到，钢球从斜槽滚下的过程中，高度降低，重力势能减小；速度变快，动能增大，那个动能是如何样产生的？〔引导学生回答是由重力势能转化来的〕 咨询：重力势能能够转化为动能，动能可不能够转化为重力势能呢？ 演示滚摆〔将摆轮涂成黑白相间，使学生明显观看到转速的变化〕，引导学生观看：摆下降时，摆轮越转越快；摆上升时，摆轮越转越慢，并讲明动能和重力势能变化的情形，最后得出动能和重力势能能够相互转化的结论。 (2)动能和弹性势能能够相互转化吗？ 演示课本图1-7〔水平槽末端加一弹簧，以使动能和弹性势能的变化明显显示出来〕，引导学生观看：钢球接触弹簧后，速度减小，弹簧压缩；弹簧复原时，形变减小，钢球速度变大，但方向反过来了〔教师应指出：动能大小跟运动快慢有关，跟运动方向无关，因为物体向任何方向运动都能做功〕。 对钢球和弹簧间的能的转化，应分两步讲：①从钢球压弹簧开始到弹簧形变最大：钢球动能由最大变到零，弹簧弹性势能由零到最大，即动能转化为弹性势能。②从弹簧形变最大到复原原状：弹簧弹性势能又转化为钢球的动能。 (3)动能和势能相互转化的例子。 先让学生列举日常生活中例子，然后引导学生观看和分析以下事例： ①演示单摆，引导学生观看摆球在高度最大处和最低点的速度大小，讲明动能和势能的相互转化。 ②人造卫星：教师先指出：卫星在远地点，势能最大，在近地点势能最小。咨询学生：卫星由远地点向近球点运动的过程中，速度如何样变化？能量如何样转比？引导学生回答：卫星由远地点到近地点，势能减小了，减小的势能转化为动能，故速度增大。再让学生回答卫星由近地点向远地点运动能的转化情形。 ③撑竿跳高：由于过程比较复杂，可由教师分析讲解。为使咨询题简化，分析时一律不考虑起跳前助跑的作用。 徒手跳高的高度由起跳时向上的速度决定。即起跳时的动能转化为最高点的重力势能。 撑竿跳高时，人在起跳时使撑竿弯曲〔形变〕，这时人具有动能，撑竿具有弹性势能。到最高点时，撑竿复原原状。人的动能和撑竿的弹性势能都转化为人的重力势能。 故撑竿跳高比徒手跳高的高度大。 ①跳板跳水：引导学生回答：起跳时什么缘故人要向下猛压跳板？〔答：使跳板形变，具有弹性势能〕人离开跳板时的动能是哪里来的？〔答：跳板的弹性势能转化来的〕人起跳的高度由什么因素决定？〔答：由起跳时的动能，也确实是由跳板形变最大时的弹性势能决定〕 注意：不讨论人在空中的翻转。 3．板书设计 动能和重力势能能够相互转化。 第一章静电场 4 电势能和电势 静电力做功与电势能大小 1.两带电小球，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，其位置如图 所示．若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转过 180°，则在此转动过程中电场力做的功为( ) A．0 B．qEl C．2qEl D．πqEl 2．一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的A点运 动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀 加速直线运动，则A、B两点电场强度E A、E B及该 电荷在A、B两点的电势能εA、εB之间的关系为 ( ) A.E A＝E B B.E A 1、在静电场中，下列说法正确的是（） A．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零 B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同 C．电场强度的方向总是跟等势面垂直的 D．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的 2、关于电势与电势能的说法，正确的是 ( ) A．电荷在电势越高的地方，电势能也越大 B．电荷在电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大 C．在正点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D．在负点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能3.关于静电场，下列说法正确的是（） A．电势等于零的物体一定不带电 B．电场强度为零的点，电势一定为零 C．同一电场线上的各点，电势一定相等 D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加4. 关于同一电场的电场线，下列表述正确的是（） A．电场线是客观存在的 B．电场线越密，电场强度越小 C．沿着电场线方向，电势越来越低 D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小 5、有关等势面的说法中正确的有（） A、等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直． B、电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永远不会相交． C、两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中．两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方．两等势面间的距离小，场强小的地方，两个等势面间的距离大。 D、在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功． 6、电场中有A、B两点，把电荷从A点移到B点的过程中，电场力对电荷做正功，则（） A．电荷的电势能减少 B．电荷的电势能增加 C．A点的场强比B点的场强大 D．A点的场强比B点的场强小 7、外力克服电场力对电荷做功时 ( ) A．电荷的运动动能一定增大 B．电荷的运动动能一定减小 C．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D．电荷可能从电势能小处移到电势能大处8.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则（） 新人教版高中物理选修3－1第一章第四节《电势能和电势》 精品教案 【教学目标】 1．知识与技能 （1）理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 （2）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。 （3）明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 （4）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。 2．过程与方法 （1）通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电 势能和电势的概念。 （2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 （3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理 语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观 （1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学 探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的 求知欲。 （2）利用等势面图像的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学 习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 （3）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。 【教学重点和难点】 1．重点 理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 2．难点 掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 【教学方法】 类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例、多媒体课件 【教学过程】 复习前面相关知识。 1．静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量 的角度研究电场。 2．复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手， 提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？ 一、静电力做功的特点 结合课本图1。4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A 运动到B电场力做功的情况。 （1）q沿直线从A到B （2）q沿折线从A到M、再从M到B （3）q沿任意曲线线A到B 结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos 与重力做功类比，引出结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与 电荷经过的路径无关。 拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。 二、电势能 寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？ 属于什么能？ （移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重 力势能。） 思考：静电力做功也与路径无关，是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？ 1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用E p表示。 【思考与讨论】如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？ 2．讨论：静电力做功与电势能变化的关系 高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 电势能和电势一课一练 一、单项选择题 1. 孤立点电荷电场中的一簇等势面如图中虚线所示，其电势分别为φ1、φ2、φ3，其中A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点，且AB＝BC.现将一负电荷由A移到B，电场力做正功W1；由B移到C，电场力做正功W2，则() A．W1＝W2，φ1＜φ2＜φ3 B．W1＝W2，φ1＞φ2＞φ3 C．W1＞W2，φ1＜φ2＜φ3 D．W1＜W2，φ1＞φ2＞φ3 解析：选C.由电场力做正功可知，负电荷受电场力向右，电场线方向向左，所以场源电荷为负电荷在左侧，则AB间场强比BC间强，电场力做功多，即W1＞W2.沿电场线电势降低，则有φ1＜φ2＜φ3，故选C. 2．设电荷只受电场力的作用，则下列说法正确的是() A．负电荷只能朝着电势能减小的地方运动 B．正电荷只能朝着电势低的地方运动 C．初速度为零的负电荷一定朝着电势能增大的地方运动 D．初速度为零的正电荷一定朝着电势降低的地方运动 解析：选D.电荷初速度为零时，运动方向由所受静电力的方向决定，负电荷大体是逆着电场强度的方向运动，静电力做正功，电势能减小，正电荷顺着电场强度的方向运动，沿着运动的方向，电势降低，C错误、D正确．电荷初速度不为零时，运动方向由初速度方向和所受静电力的方向决定，可能做加速运动，也可能做减速运动，可能朝电势低的地方运动，也可能朝电势高的地方运动，A、B错误．故选D. 3. (2014·长沙模拟)一点电荷仅受电场力作用，由A点无初速度释放，沿直线先后经过电场中的B点和C点．如图所示，点电荷在A、B、C三点的电势能分别用E A、E B和E C表示，则E A、E B、E C间的关系可能是() A．E A>E B>E C或E A>E C>E B B．E A 第四节动能和势能——动能教学实录 【设计理念】 本节教案选用人民教育出版社新编写的《探索物理》第十四章第一节，以动能和影响动能的因素为线索，组织引导学生进行探究学习，把势能作为学生课后学习探究的内容，把课堂教学和课后探究有机地结合起来。课堂教学采用集体思考、讨论的方法，注重学生学习过程、情感、态度、价值观的培养。课堂教学以学生的探究学习为主，教师只是课堂活动的组织着和参与者，体现了课改的精神。 【教材分析】 2 教学难点 【教学过程实录】 一、引入新课 学生看一则新闻：《一铁路职工“中弹”昏倒》。（多媒体播放课件） 师：为什么小小的馒头能把人砸伤？学完这节课大家自然会明白。 （说明：从生活到物理，以引发学生的求知欲。） 二、讲授新课 （一）能的定义和单位 师：请同学们说一说你都知道哪些形式的能量？看谁知道的最多。 生：光能、电能、热能、声能、太阳能、风能…… 师：同学们知道的能量可真不少。下面请同学们看下面的四个情景。（多媒体播放课件：流水推动水磨转动，风推帆船、吹动风车，子弹击穿木块，汽车撞击木块。）师：刚才同学们看到的流水、风、子弹、汽车是否具有能量？ 生：回答。 师：请同学们讨论一下：这些物体有什么共同特点？ 生：讨论后回答：它们都是运动的。 师：根据它们的特点，大家认为这种形式的能应该怎样命名？ 生：讨论后回答：应该叫动能。 师：好，就叫它动能。这节课我们就来学习动能。（板书课题：动能） 师：同学们能否试着给动能下一个定义？ 生：讨论并给出定义。 师：（板书：1.动能的定义：物体由于运动而具有的能。）除了刚才的四个物体，大家还知道哪些物体具有动能？请讨论回答。 生：讨论并举例。如奔驰的骏马、飞行的小鸟、游动的鱼、地球、月亮…… （说明：此处体现从物理走向生活，培养学生联系实际的能力。） 师：指出一切运动的物体都具有动能，并指出动能的单位。（板书：2.动能的单位：焦耳。） （二）影响动能大小的因素 师：请同学们看第90页小资料，了解一些物体的动能，由此你能提出什么问题？ （说明：培养学生提出问题的能力，发散学生的思维。） 生：讨论并提出问题。 师：有选择地板书学生提出的问题。 师与生：共同讨论确定研究课题：影响动能大小的因素有哪些？ 师：下面请同学们结合生活实例猜想一下，动能的大小可能与哪些因素有关？ 第四节 电势能与电势 学习目标：1.[科学思维]知道电场力做功的特点，会根据电场力做功与电势能改变的关系进行分析和计算。 2.[物理观念]理解电势的定义及其相对性。 3.[物理观念]知道等势面的概念，知道在等势面上移动电荷时电场力不做功。 4.[科学探究]通过类比的方法探究电场力做功的特点。 一、电场力做功 1．电场力做功：在匀强电场中，电场力做功W ＝qEl cos θ，其中θ为电场力与位移方向之间的夹角。 2．特点：在匀强电场中移动电荷时，电场力做的功只与电荷的电量及其起点和终点的位置有关，与电荷经过的路径无关，上述结论也适用于非匀强电场。 二、电势能 1．电势能：电荷在电场中的某一位置具有的势能，用E p 表示。 2．电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，表达式：W AB ＝E p A －E p B 。 电场力做正功，电势能减少； 电场力做负功，电势能增加。 3．电势能的大小：电荷在电场中A 点的电势能大小，等于将电荷从该点移动到零势能位置时电场力所做的功，即E p A ＝W A 0。 4．电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。 三、电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比。 2．公式：φ＝E p q 。 3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1 V ＝1 J/C 。 4．电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低。 5．电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，同一电场中电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低。 6．电势的相对性：只有规定了电势零点才能确定某点的电势大小，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0。 第四节“电势、电势差、电势能”规律总结 1、电场力做功与重力做功的类比记忆 W=FS=qES. S应是沿电场线方向的位移，电场力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关? (1)即电场力做功与路径无关，与初末位置沿电场线方向的距离有关。 (2)电场力做正功，电势能减少 (3)电场力做负功，电势能增加 重力做功问题 (1)重力做功与路径无关 (2)重力做正功，重力势能减少 (3)重力做负功，重力势能增加 技巧：看到电场力，马上换成重力；看到电场力做正功，马上换成重力做正功(如物体从高处下降到低处)，则势能减少；看到电场力做负功，马上换成重力做负功(如物体从低处上升到高处)，则势能增加； 2、电势差 ⑴ 也叫做电压，采用比值定义法：U AB=W/q, ⑵ 意义：表示将单位正电荷从 A点移动到B点时电场力所做的功。 ⑶单位：伏特(V) 如果电场力把电荷量为 1C的电荷从A点移动到B点时所做的功为1J，则A B两点间的电势差就是1V 3、电势 (1)电势定义：0 =Ep/q。 在电场中，任意两点之间的电势差是完全确定的，为定值，但某点的电势则与选取的电势参考点有关，如果在电场中任意选定一个点做个参考点，规定这个点的电势为零，即该点为电势零点，就可以定义电场中其他点的电势 ⑵ 电势是标量，单位：伏特，简称伏，用V表示，1V=1J/ Co ⑶ 在离场源无穷远处电势为0:正电荷电场中，处处电势为正。负电荷电场中，处处电势为 负。 ⑷ 沿电场线方向，电势逐渐降低。 4、电势能 (1)电荷在电场中具有的势能。和重力势能一样要确定零势能位置，通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。比零电势能高的电势能为正，比零电势能低的电势能为负。 (2)电势能用Ep表示，单位：焦耳(J) (3)电势能与静电力做功的关系W=E PA—E PB,静电力做正功电势能减少，静电力做负功电势能增加。 (4)正电荷在高势处电势能高，低电势处电势能低： (5)负电荷在高势处电势能低，低电势处电势能高： (6)电势能计算公式：E p=q?。一定要代入电荷的符号 5、电势能、电势的大小、正负的判断方法： ⑴ 根据电场线判断：顺着电场线的方向电势降低，正电荷在电势高处，电势能大，在电势低_________ 处，电势能小，负电荷在电势高处，电势能小，电势低处，电势能大。 (2)根据检验电荷判断：电__________ 电荷的电势能增加。 （3）根据电势能公式判断：Ep=q?。（注意：一定要代入电荷的符号） 6、等势面：电场中电势相等的点构成的面 第四节电势能和电势 【教学目标】 1．知识与技能 （1）理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 （2）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。 （3）明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 （4）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。 2．过程与方法 （1）通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 （2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 （3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观 （1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 （2）利用等势面图像的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 （3）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。 【教学重点和难点】 1．重点 理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 2．难点 掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 【教学方法】 类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例、多媒体课件 【教学过程】 复习前面相关知识。 1．静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。 2．复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？ 一、静电力做功的特点 结合课本图1。4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A 运动到B电场力做功的情况。 （1）q沿直线从A到B （2）q沿折线从A到M、再从M到B （3）q沿任意曲线线A到B 结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos 与重力做功类比，引出结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。 拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。 二、电势能 寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？ （移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。） 第四节动能和势能教案 一、教学目的 1．了解能量的初步概念，知道能的单位是焦耳。 2．知道什么是动能，哪些物体具有动能及影响动能大小的因素。 3．知道什么是重力势能，哪些物体具有重力势能及影响重力势能大小的因素。 4. 知道什么是弹性势能，哪些物体具有弹性势能及影响弹性势能大小的因素。 二、教具 斜槽，不同质量的铁球，木块；一把刻度尺，外形相同的一个铁球和一个木球，一个装有细沙的金属盆． 三、教学过程 1．引入新课从日常生活中的现象中引入“能量”这个词。 运动员在激烈运动后，我们说消耗了体内储存的能量；燃烧煤可以取暖，我们说煤燃烧时放出了能量；电灯发光，电炉发热，电扇吹风，我们说都消耗了能量。 在这些不同的现象中，有一个共同的东西把它们联系起来，这就是能量，简称能。能的概念跟前面学过的功的概念有密切联系。一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量。 自然界中，能的形式是多种多样的，今天我们学习最常见的能——动能和势能。 2、动能及影响动能大小的因素 在描述物体的状态时，我们说物体或是静止的，或是运动的．运动的物体似乎比静止的物体有“优势”，我们来分析一下．流动的水会使浮于其上的竹排变得运动，子弹从枪膛射出后，运动速度很快，能将靶面击穿，运动的物体到底有什么“优势”？ 这些运动的物体由于运动而具有的能，叫做动能．这就是动能的定义． 一切运动的物体都具有动能．例如，行驶的汽车，抛出的石块，踢出的足球，坠落的陨石等，都具有动能． 既然一切运动的物体都具有动能。那么对于不同的运动物体，它们具有的动能相同吗？对于同一物体，它的动能大小是固定不变的吗？要解决这一问题，我们来学习下面的知识． 这是一个需要用实验来探究的问题，在设计实验之前，你先来猜想一下：动能的大小可能与什么因素有关？ 你的第一个猜想一定是动能大小与运动速度有关吧！除此之外，你还有其他的猜想吗？同样速度行驶的货车和出租车，假设撞在电线杆上，货车将其撞弯的程度要比出租车严重，看来动能的大小与质量的大小似乎也有关系．它们的具体关系是什么，我们用实验来探究吧． 第4节电势能和电势 一、静电力做功的特点┄┄┄┄┄┄┄┄① 1．静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qE·l cos θ。其中θ为静电力与位移之间的夹角。 2．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。以上结论适用于匀强电场和非匀强电场。 [说明] (1)静电力做功的特点与重力做功相似。 (2)静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，电场力做功的特点不变。 ①[判一判] 1．在电场中两点之间移动任何电荷时，静电力做功相同(×) 2．电荷在电场中移动时，静电力对电荷一定做功(×) 3．电场中初、末位置间距越大，静电力做功越多(×) 二、电势能┄┄┄┄┄┄┄┄② 1．概念：电荷在电场中的势能，可用E p表示。 2．大小：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。 3．与静电力做功的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，用公式表示W AB＝E p A－E p B。 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加。 4．电势能的数值大小与零势能点的选取有关，通常把无限远处或大地表面上的电势能规定为零。 [注意] 电势能的特点 (1)系统性：电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的。 (2)相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关，因此确定电荷的电势能首先应确定零势能点的位置，但电荷在某两点之间的电势能之差与零势能点的选取无关。 (3)标量性：电势能是标量，有正负、无方向。电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能。 ②[判一判] 1．电势能的数值与零势能点的选取有关，但电势能的变化量与零势能点的选取无关(√) 2．正电荷的电势能一定大于零，负电荷的电势能一定小于零(×) （精心整理，诚意制作） 1．对于电场中A、B两点，下列说法中正确的是( ) A．电势差的定义式U AB＝WAB q ，说明两点间的电势差U AB与电场力做功W AB成正 比，与移动电荷的电荷量q成反比 B．把正电荷从A点移到B点电场力做正功，则有U AB>0 C．电势差的定义式中，U AB与移动电荷的电荷量q无关 D．电场中A、B两点间的电势差U AB等于把正电荷q从A点移动到B点时电场力做的功 解析：选BC.根据电势差的定义，电场中两点间的电势差等于将单位正电荷从一点移到另一点时静电力所做的功，仅由电场及两点的位置决定，与移动的电 荷量及做功的多少无关，即U＝W q 也是比值定义式，故应选B、C. 2．(20xx年安徽省两地三校高二联考)一个带正电的质点，电荷量q＝2.0 ×10－9C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除静电力外，其他力做的功为6.0×10－5 J，质点的动能增加了8.0×10－5 J，则a、b两点间的电势差为( ) A．3.0×104 V B．1.0×104 V C．4.0×104 V D．7.0×104 V 解析：选B.由动能定理，外力对物体做功的代数和等于物体动能的增量，得电场力对物体做的功W＝8.0×10－5 J－6.0×10－5 J＝2.0×10－5 J．由W＝q(φa－φb)得φa－φb＝W/q＝1×104 V，所以只有B对． 3．(20xx年××区高二质量检测)如图1－5－5所示，实线为电场线，虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等．一个正电荷在等势面L3处的动能为20 J，运动到等势面L1处时动能为零；现取L2为零电势参考平面，则当此电荷的电势能为4 J时，它的动能为(不计重力及空气阻力)( ) 第四节《动能和势能》教案（人教版初三） (4) 2003年6月1日零时，文明遐迩的三峡工程大坝正式下闸蓄水。图14-1所示为水力发电 站的流程示意图，你明白三峡工程什么缘故要修建拦河大坝吗？ 智 能 提 要 咨询：如何样正确明白得重力势能？ 答：重力势能是由于地球对物体有吸引力和物体被举高而产生的．重力势能的大小是由物体的质量和被举高的高度决定的．因此，质量相同时，被举高的 越高，重力势能越大；当被举高的物体高度相同时，质量越大的物体重力势能越大．一样情形下，物体被举高的高度是以水平地面为参考标准的，也确实是讲，物体离地面的高度确实是物体被举高的高度． 只有在物体的高度发生变化时，物体的重力势能才表现出来． 咨询：如何样正确明白得弹性势能？ 答：弹性势能是物体发生弹性形变的结果．对同一物体，它的弹性 势能决定与其弹性形变的大小；物体的弹性形变越大，它具有的弹 性势能就越大；对不同的物体，弹性形变大小相同，弹性势能一样 也不同． 物体的弹性势能只有在物体的弹性形变发生变化时才 表现出来． 咨询：分析动能、势能的变化时，经常出错，有什么诀窍吗？ 答：分析动能、势能的变化，必须抓住决定动能和势能大小因素不放．动能的大小决定与物体的质量和速度，重力势能的大小决定与物体的质量和高度，不能只考虑其中的一个因素，而忽略了另一个因素．例如，公路上匀速行驶的正在洒水的洒水车，尽管速度没有变化，但它的动能依旧在不断减小，因为洒水车的总质量在不断减小． 智 能 归 例 图14-1 机械能 动 能 势 能 重力势能 弹性势能 跟质量和速度有关 跟质量和高度有关 跟弹性和弹性形变有关 信息快递：弹性势能的大小还跟物体的弹性强度有关． 《动能和势能》说课稿 一、教材分析 （一）教材的地位和作用 授课内容是义务教育课程标准实验教科书九年级《物理》第十五章第四节-——《动能和势能》。 本节教材首先在学生学过的功的知识的基础上，直接从功和能的关系引入了能量的初步概念，不追求严密性，这是因为初中只要求学生对能量的概念有初步的认识。教材列举了风、流水等能够做功，以便使学生对运动物体具有能量形成比较清楚的具体印象，同时也为讲水能和风能的利用埋下伏笔。由此引出了动能的概念，用实验说明动能的大小跟速度、质量的关系，能够培养学生的观察分析能力，势能的教学也是从做功的角度先引入势能概念，再由实验或观察生活中的现象学习势能的大小的决定因素。 （二）学情分析 九年级学生的抽象维继续发展，具有了成年人那种从众多事物中抽象概括出一般规律的能力，以及假设推理的能力。他们对问题的认识有了一定的深度和广度，求知欲更强，认识事物的兴趣更浓，但也有不扎实的地方。本班学生的学习态度比较认真积极，大部分学生属于中等水平，但他们的求知欲很强。 （三）教学目标 根据课程标准的要求和对教材的理解，结合学生的实际情况，确定本课的三维目标如下：1、知识与技能： （1）知道动能、势能的概念。 （2）在探究实验中理解影响动能势能的因素。 （3）用能量的初步知识理解分析简单的实际问题。 2、过程与方法： （1）通过观察认识动能势能的存在。 （2）通过归纳概括得到动能势能的概念 （3）在讨论探究实验中总结影响动能势能的因素。 3、情感、态度和价值观： 通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。 （四）教学重点： （1）动能和势能的概念； （2）探究影响动能的因素。 （五）教学难点：势能的概念 二、教法分析 新课程理念认为：在注重知识技能的同时更应该注重过程与方法，教给学生方法比教给学生知识更重要。因此，本节课采用了如下的教法：实验探究法、讨论法、提问引导（ben文由wuyanrenjia收集整理）法。 三、学法分析 苏霍姆林斯基说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己成为一个发现者、研究者、探索者。”因此，为了让学生经历科学探究的过程，让学生在自主探究的过程中获得知识和技能，我采用了如下的学法：实验探究法、小组合作学习法。 第4节电势能和电势 1.静电力做功与路径无关, 只与电荷的初、末位置有关；静电力做 的功等于电势能的减少量。 2．电荷在某点的电势能, 等于把它从该点移到零势能位置时静电 力所做的功。 3．沿电场线方向, 电势逐渐降低。 4．电场线跟等势面垂直, 并且由电势高的等势面指向电势低的等 势面。 5．无论粒子电性如何, 当粒子垂直进入匀强电场后, 电场力一定 做正功。 一、静电力做功的特点 在静电场中移动电荷时, 静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关, 与电荷经过的路径无关。 二、电势能 1．概念 电荷在静电场中具有的势能。用E p表示。 2．静电力做功与电势能变化的关系 静电力做的功等于电势能的减少量, W AB＝E p A－E p B。 {电场力做(多少)正功，电势能减少(多少)；电场力做(多少)负功，电势能增加(多少)。 3．电势能的大小 电荷在某点的电势能, 等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。 4．零势能位置 电场中规定的电势能为零的位置, 通常把离场源电荷无穷远处或大地处的电势能规定为零。 三、电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。 2．公式：φ＝E p q。 3．单位：国际单位制中, 电势的单位是伏特, 符号是V,1 V＝1 J/C。 4．特点 (1)相对性：电场中各点电势的高低, 与所选取的零电势的位置有关, 一般情况下取无穷远或地球为零电势位置。 (2)标矢性：电势是标量, 只有大小, 没有方向, 但有正负。 5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。 四、等势面 1．定义 电场中电势大小相同的各点构成的面叫做等势面。 2．等势面与电场线的关系 (1)电场线跟等势面垂直。 (2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。 1．自主思考——判一判 (1)只要电荷在电场中移动, 电场力一定做功。(×) (2)电场力做功与重力做功类似, 与初末位置有关, 与路径无关。(√) (3)电势有正、负, 是矢量。(×) (4)在匀强电场中沿电场线方向, 电势降低最快。(√) (5)等势面上, 不仅各点电势相同, 电场强度也一定相同。(×) (6)电势能是相对的, 规定不同的零势能点, 电荷在电场中某点的电势能不同。(√) 2．合作探究——议一议 (1)一电荷在某电场中运动了一周又回到出发点, 电场力对该电荷做功吗？ 提示：不做功。由功的定义式可知, 电荷运动一周位移为0, 故电场力一定不做功。 (2)电势能与重力势能类似, 也有正负, 其正负有何意义？ 提示：电势能为正值时, 表明电荷在该处电势能大于零；当电势能为负值时, 表明电荷在该处电势能比零小。 (3)为何说当电荷沿等势面移动时, 电场力不做功？ 提示：由于电场线与等势面垂直, 即电荷所受的电场力与等势面垂直, 即当电荷沿等势面移动时, 电场力方向始终与速度方向垂直, 电场力不做功。 《电势能和电势》教学设计 黄孝国皖郎溪县职业教育中心(242131) 【教材分析】 本节内容为高二物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，第三节是电场强度，第五节是电势差，本节起到承上启下的作用。 教材从电场力对电荷做功的角度出发，得出在匀强电场中电场力做功与电荷的始末位置有关，而与电荷经过的路径无关的结论。进而指出这个结论在任何电场中都是适用的。并将电场力做功的特点与重力做功的特点类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能变化的过程，它不能决定电荷在电场中某点的电势能，因此要选定一个电势能零点。电势的概念既是重点，也是难点。由于学习重力势能时没有学习与电势相对应的物理量，如“重力势”，教材通过类比电场强度的定义方法来定义电势。在引入电势概念之前要先让学生体会到电势能的大小与试探电荷的电荷量有关，不能用来描述电场的性质。要让学生带着寻找一个与试探电荷无关的、完全由电场的性质决定的、可以描述电场能的性质的物理量去学习。等势面的概念是类比地理中的等高线引入的，这一概念学生不难把握，最后教材介绍了等势面的性质及用途。在阐述“等势面一定与电场线垂直”这一性质时，教材运用了反证法。本节内容对学生能力的提高和物理知识的灵活运用起到了较好的促进作用。 【教学目标】 1．知识与技能 （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）知道电势的定义方法及其定义公式、单位。 （4）知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。 2．过程与方法 （1）通过与前面知识的结合，理解电势能的变化与静电力做的功的关系，从而更好的理解电势能和电势的概念。 （2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 （3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观 （1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些抽象物理概念，增强科学探究的价值观。 （2）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。 【教学重点】 明确静电力做功与电势能变化之间的关系，培养学生的科学探究能力。 【教学难点】 “电势能与电势”教学设计 【教材分析】 本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。 教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。 【教学目标】 1．知识与技能 ·理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 ·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。 ·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。 2．过程与方法 ·通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 ·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 ·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观 ·尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 ·利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 ·在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。 第四节动能和势能 冶河镇中学殷荣辉 一、教学课题 第十五章功和机械第四节动能和势能 二、教案背景 1．面向学生：九年级学生 2．学科：物理 3．课时：1 4．学生课前准备：圆珠笔、纸等器材 5．上课地点：多媒体教室 三、教材分析 本课是人教版初中物理第十五章第四节的内容，包括能量、动能、重力势能、弹性势能和影响动能、重力势能大小的因素。内容与生活联系紧密，教材从日常生活现象入手列举了子弹、流水、汽车、风等能够对外做功，以便使学生对运动的物体具有能量形成比较清楚的印象。体现了从生活走向物理，从物理走向社会这一新理念，教材安排的特点是先简单介绍功和能的关系，教材中的“小资料”及“想想议议”引导学生从能量的角度展开讨论，还安排了两个实验，让学生通过观察了解动能、重力势能的大小与什么因素有关。在讨论和口述的过程中，有效地锻炼了学生的语言表达能力。 教学准备：教学之前查阅相关教学资料，找了很多教案、教学设计、课件参考，了解到教学的重点、难点。在实验探究过程中，设及两种研究物理问题的方法——控制变量法，转换法。学生在探究过程中，受到科学方法的训练，通过亲自动手操作、直观感知动能和重力势能的决定因素，为下节机械能及其转化作了充分的准备。确定课堂教学形式和方法，根据课堂教学需要，下载相关视频、图片，制成ppt演示课件 四、教学流程： 情景引入——问题提出——设计实验——进行实验与活动——分析论证——得出结论——实际应用 五、教学目标： 1.知识与技能 （1）．理解动能和势能的基本概念，并能识别具有动能和势能物体的事例。 （2）理解动能、势能的大小跟什么因素有关。 2、过程与方法 （1）熟练掌握分类法、控制变量法等具体的研究方法。 （2）通过参与科学探究活动，培养初步的科学探究能力。 3、情感态度与价值观 （1）使学生通过知识的探索过程形成研究探索的意识和敢于创新的精神。 （2）在与小组成员一起探索的过程中，养成与人共处、协作学习的习惯。形成尊重事实、探索真理的科学态度 【教学重点】：1．动能和势能的概念。 2．动能和势能的大小和什么因素有关。 【教学难点】：探究动能的影响因素 【教学方法】：实验法、讨论法、讲授法、分类法、 六、教学资源：多媒体课件、不同质量的钢球、斜槽轨道、小木块、砝码、弹簧、纸、橡皮筋、斜面、玻璃球 七、教学过程： （一）新课引入（约3分钟） 通过演示一个小球沿曲线轨道运动的实验引出能量的概念。播放馒头砸伤人图片加深对能量的理解。我们在日常生活中经常提到能，诸如热能、电能、能源开发等等。“能”确是物理学中的一个重要概念，能的概念跟功的概念有密切联系。我们说一个物体能够做功，这个物体就具有能。电流能做功，具有电能。 自然界中，能的形式很多，今天我们学习最常见的能的形式——动能和势能。 （二）新课教学2019_2020高中物理第一章静电场第4节电势能和电势讲义习题(含解析)新人教版选修3_1
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