2019-2020年高中物理 《電場(chǎng)力做功與電勢(shì)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(chǎng)力做功與電勢(shì)能》教案4 魯科版選修3-1 【教學(xué)目的】 1、會(huì)計(jì)算點(diǎn)電荷在電場(chǎng)力作用下,從電場(chǎng)中一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功 2、知道什么是電勢(shì)能,知道電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系。 3、培養(yǎng)知識(shí)的遷移能力。 【教學(xué)重點(diǎn)】 電勢(shì)能的概念,電勢(shì)能的改變與電場(chǎng)力做功的關(guān)系,電功計(jì)算 【教學(xué)難點(diǎn)】 運(yùn)用所學(xué)概念、規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)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①,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(diǎn)進(jìn)入一場(chǎng)強(qiáng)大小為E,方向向右的勻場(chǎng)電場(chǎng)。問(wèn)點(diǎn)電荷做什么運(yùn)動(dòng)?——如何計(jì)算它到達(dá)距A為d的B點(diǎn)的速度(A、B在同一直線上)?如果從B點(diǎn)以v0向左進(jìn)入呢?如果從A以v0垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入呢?(點(diǎn)電荷質(zhì)量忽略不記) 討論:該電荷在場(chǎng)中受恒定的大小為qE,方向向右的電場(chǎng)力,因此要做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為??梢杂眠\(yùn)動(dòng)學(xué)的公式計(jì)算。若從B向左進(jìn)入,則電荷做勻減速運(yùn)動(dòng)。如果從A以v0垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入,則電荷做類似于平拋的運(yùn)動(dòng)。要用正交分解解決問(wèn)題。(這里不展開) 教師歸納:對(duì),從這個(gè)例子可以看出,電荷的受力運(yùn)動(dòng)也與以往高一所學(xué)的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一樣遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律。而在高一力學(xué)中,我們出來(lái)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)分析解決物體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,還可以從功和能的角度來(lái)解決。那么,電場(chǎng)力做功嗎? 【新課內(nèi)容】 1. 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn): 我們用剛才的勻強(qiáng)電場(chǎng)來(lái)分析電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)。顯然,在剛才的電荷移動(dòng)中,電場(chǎng)力對(duì)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(lái)計(jì)算這幾種情況下電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功。 A. 如右圖中路徑②,q在沿折線ACB從A移往B的過(guò)程中, q在沿直線從A移往C的過(guò)程中,受到的電場(chǎng)力F=qE,電場(chǎng)力與位移AC的夾角始終為θ,F(xiàn)對(duì)q 所做的功為:W=FcosθAC=qEd;在線段CB上靜電力F與位移CB垂直,而不做功。F對(duì)q 所做的功為:W= qEd B. 再使q沿任意曲線ADB從A點(diǎn)移到B點(diǎn)。我們可以用無(wú)數(shù)組跟靜電力垂直和平行的折線來(lái)逼近曲線ADB。可以得出F對(duì)q 所做的功為:W= qEd 結(jié)論:不論q經(jīng)由什么路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),靜電力做功都是一樣的。雖然這個(gè)結(jié)論是從勻強(qiáng)電場(chǎng)推出,但對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也同樣適用。 板書:1、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)力做功值W= qEd,其中d為頭尾兩點(diǎn)沿電場(chǎng)力方向的位移。 2、電場(chǎng)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(guò)的路徑無(wú)關(guān)。 2. 電勢(shì)能 我們知道,功是能量轉(zhuǎn)化的量度,一個(gè)力做功必定帶來(lái)相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化。因此電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)中,正電荷的動(dòng)能增加了,是什么能轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的呢? 物體在重力場(chǎng)中具有重力勢(shì)能,同樣的電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能,這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能。電場(chǎng)力做功使得電勢(shì)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(shì)能減少;重力如果做負(fù)功,重力勢(shì)能增加。同樣的,如果電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少;電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加。 板書:3、電場(chǎng)力做功量度電勢(shì)能的減少量。WAB=EPA - EPB(該公式含正負(fù)號(hào)) 電場(chǎng)力做功只能決定電勢(shì)能的變化量,而不能決定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的數(shù)值,就好象重力功能確定重力勢(shì)能的變化量,而不能確定重力勢(shì)能的數(shù)值一樣。因此模仿重力勢(shì)能我們需要定義一個(gè)零勢(shì)能面的問(wèn)題,在確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能時(shí),也要定義一個(gè)零勢(shì)能面。才能確定其他地方的電勢(shì)能的數(shù)值。若規(guī)定電荷在B點(diǎn)電勢(shì)為零,則在A點(diǎn)電勢(shì)能等于WAB。也就是說(shuō),電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于電場(chǎng)力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能面位置所做的功。 板書:4、電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于電場(chǎng)力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)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(shì)能點(diǎn),則正點(diǎn)電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能為零,由A到B電場(chǎng)力做了+qEd的功,所以電勢(shì)能減小,即正電荷在B點(diǎn)電勢(shì)能為-qEd。(負(fù)號(hào)表示該處該電荷勢(shì)能低于零,這里的正負(fù)號(hào)與大小有關(guān)) 鞏固:在剛才的例子中,如果設(shè)B為零勢(shì)能點(diǎn),則正點(diǎn)電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能為?——+qEd;如果設(shè)B為零勢(shì)能點(diǎn),則負(fù)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能為?——-qEd;如果設(shè)A為零勢(shì)能點(diǎn),則負(fù)點(diǎn)電荷在B點(diǎn)電勢(shì)能為?——+qEd。 ——?dú)w納并 板書:5、正電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)(或運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)線夾銳角)時(shí),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能降低;負(fù)電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)(或運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)線夾銳角)時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能升高。 可見所取的參考零勢(shì)能點(diǎn)不同,即使是同一電荷在同一點(diǎn)也有不同的勢(shì)能,但兩點(diǎn)間的電勢(shì)能差值是固定的。正如重力勢(shì)能是物體與地球共有的一樣,電勢(shì)能也是電荷與電場(chǎng)共有的系統(tǒng)能量。它的大小與電荷電性電量和電場(chǎng)都有關(guān)的物理量。 板書:6、通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零,或把電荷在大地表明上的電勢(shì)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(píng))- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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