第一篇：高二物理教案電場-電勢(shì)、電勢(shì)差和等勢(shì)面

電勢(shì) 電勢(shì)差 等勢(shì)面

一、教學(xué)目標(biāo)

1．在物理知識(shí)方面要求：（1）了解什么是電勢(shì)。

（2）掌握電勢(shì)差、等勢(shì)面的概念，在頭腦中建立不同場等勢(shì)面圖景。2．滲透物理學(xué)方法的教育，運(yùn)用理想化方法抽象出等勢(shì)面的空間模型。

二、難點(diǎn)、重點(diǎn)分析

1．難點(diǎn)是使學(xué)生掌握電勢(shì)的概念，這一概念雖要求不高，卻不好理解。2．重點(diǎn)是掌握電勢(shì)差、等勢(shì)面。

三、主要教學(xué)過程

（一）引入新課

前面我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過用來描述電場力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)物理量——場強(qiáng)（E）。下面一起來回憶一下有關(guān)內(nèi)容：（1）電場的基本性質(zhì)；（2）場強(qiáng)是怎么定義的，方向如何？電場除了具有力的性質(zhì)外，還具有能的性質(zhì)，用什么物理量來描述這一性質(zhì)——電勢(shì)（U）。

（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì) 1．電勢(shì)U

放在電場中的電荷具有電勢(shì)能，電勢(shì)能與重力勢(shì)能相似具有相對(duì)性。一般來說如果將一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在點(diǎn)電荷電場中，在無窮遠(yuǎn)處檢驗(yàn)電荷具有的電勢(shì)能為零。電場為做正功電勢(shì)能減少，克服電場力做功，電勢(shì)能增加。

如圖1所示，將一電量為q的正檢驗(yàn)電荷放在正點(diǎn)電荷的電場中，B點(diǎn)為無窮遠(yuǎn)處。此時(shí)q具有的電勢(shì)能為零，將q由B點(diǎn)移至A點(diǎn)，需克服電場力做功，電勢(shì)能增加，如果克服電場力做功為W，B點(diǎn)電勢(shì)能為零，所以A點(diǎn)電勢(shì)能為ε(W=ε)，電勢(shì)能與電量比為ε／q。換用2q的檢驗(yàn)電荷，同理可知需克服電場力做功2W，在A點(diǎn)具有電勢(shì)能為2ε(2W=2ε)，電勢(shì)能與電量比為2ε／2q=ε／q，換用 nq檢驗(yàn)電荷，從 B點(diǎn)到A點(diǎn)需克服電場力做功nε，在 A點(diǎn)具有的電勢(shì)能為nε，電勢(shì)能與電量的比值為nε／nq=ε／q。由此可見對(duì)于電場中的某一點(diǎn)來說，不同檢驗(yàn)電荷具有的電勢(shì)能不同但電勢(shì)能與電量的比值相同，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。如果將負(fù)檢驗(yàn)電荷q從B點(diǎn)移至A點(diǎn)，電場力做正功，電勢(shì)能減少，B點(diǎn)電勢(shì)能為零，所以A點(diǎn)電勢(shì)能為－ε，但電勢(shì)能與電量之比為ε/q，換用-2q，-3q，-nq，結(jié)果一樣。由此可以看出對(duì)于確定的電場來說，在電場中的同一點(diǎn)，不同的檢驗(yàn)電荷可以具有不同的電勢(shì)能，但電勢(shì)能與電量的比值與檢驗(yàn)電荷無關(guān)，由場唯一決定，我們就把這一比值稱為場中這一點(diǎn)的電勢(shì)。如果用U表示電勢(shì)，用ε表示電荷q的電勢(shì)能，那么U=ε／q（ε、q、U均可正可負(fù)，計(jì)算時(shí)帶符號(hào)運(yùn)算）。此式只是電勢(shì)的定義式，而不是決定式場中某點(diǎn)電勢(shì)由場唯一決定。場定了，場中某點(diǎn)電勢(shì)就唯一確定了，與放不放檢驗(yàn)電荷，放什么樣的檢驗(yàn)電荷無關(guān)。

（1）電勢(shì)是相對(duì)的，是相對(duì)于零勢(shì)面來說的，一般選大地或無限遠(yuǎn)為零勢(shì)面。（2）沿著電場線方向電勢(shì)降低。如圖2所示：將正檢驗(yàn)電荷q從無窮遠(yuǎn)分別移至A，B，C，…各點(diǎn)電場力所做負(fù)功為WA，WB，WC，…且WA＞W(wǎng)B＞W(wǎng)C均為正值，WA／q＞W(wǎng)B／q＞W(wǎng)C／q＞…。即UA＞UB＞UC＞…＞0沿著電場線方向電勢(shì)降低，同理可證負(fù)電荷電場也如此。

（3）正電荷電場中各點(diǎn)電勢(shì)均為正；負(fù)電荷電場中各點(diǎn)電勢(shì)均為負(fù)。關(guān)于正電荷的由（2）可知。關(guān)于負(fù)電荷由圖3可知：將正檢驗(yàn)電

荷q從無窮遠(yuǎn)移至A點(diǎn)，電場力做正功，電勢(shì)能減少無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零，在A點(diǎn)電勢(shì)能為負(fù)，電勢(shì)能與電量之比為負(fù)，即電勢(shì)為負(fù)。

（4）電勢(shì)是標(biāo)量，只有大小沒有方向。

雖是標(biāo)量但有正負(fù)，正的代表比零電勢(shì)高，負(fù)的代表比零電勢(shì)低，而不代表方向。

（5）電勢(shì)的單位：伏特（V）2．電勢(shì)差 電場確定后，場中各點(diǎn)電勢(shì)就唯一確定了，一般來說不同的點(diǎn)具有不同的電勢(shì)，兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值，稱為這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，也叫電壓。例：A點(diǎn)電勢(shì)UA，B點(diǎn)電勢(shì)UB，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB=UA－UB，如UA=10V，UB=－5V，UAB=UA－UAB=10V－（－5V）=15V，BA兩點(diǎn)間電勢(shì)差為UBA=UB－UA=（－5V）－10V=－15V，UBA=－UAB。

知道了電場中兩點(diǎn)的電勢(shì)，由W= qU即可算出電荷在這兩點(diǎn)的電勢(shì)能，從而算出從一點(diǎn)到另一點(diǎn)電勢(shì)能的增量，設(shè)UA＞UB，則正電荷在A點(diǎn)，電勢(shì)能為UAq，在B點(diǎn)電勢(shì)能為UBq，q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電勢(shì)能減少了qUA－qUB。而電勢(shì)能的減少等于電場力做的正功，所以正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)電場力做的正功W=qUA－qUB=q（UA－UB）=qUAB，如果把正電荷q從B點(diǎn)移到A點(diǎn)，電勢(shì)能增加了qUA－qUB，而電勢(shì)能的增加等于電場力做的負(fù)功，所以正電荷從 B點(diǎn)移到 A點(diǎn)電場力做的負(fù)功大小為qUA－qUB=q（UA－UB）=qUAB。與此類似，將負(fù)電荷－q從A移到B，或從B移到A，電場力做功的大小仍是qUAB，所以，在電場中AB兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場力做的功W等于電量q和這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U的乘積，即W=qU，式中q用C做單位，U用V做單位，W用J做單位，利用這個(gè)公式時(shí)，qU都取絕對(duì)值，算出的功W也為絕對(duì)值。

說明：（1）電勢(shì)能是相對(duì)的，而電勢(shì)能的變化是絕對(duì)的，△E= qUAB或△E=qUBA，僅由q與兩點(diǎn)間電勢(shì)差決定。

（2）電場力做正功，電勢(shì)能減少，末態(tài)減初態(tài)，增量為負(fù)。電場力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，末態(tài)減初態(tài)，增量△E為正。

例題：設(shè)電場中AB兩點(diǎn)電勢(shì)差U＝2.0×102V，帶電粒子的電量q＝1.2×10－8C，把q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做了多少功？是正功還是負(fù)功？設(shè)UA＜UB。

W=qU=1.2×10－8×2.0×102J

=2.4×10－6J

因?yàn)閁A＜UB，q為正電荷，故q在B點(diǎn)的電勢(shì)能大于A點(diǎn)電勢(shì)能，即從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電勢(shì)能增加，即電功力做負(fù)功。

第二篇：高二物理教案電場-電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系

電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系

一、教學(xué)目標(biāo)

1．定性掌握電勢(shì)差與場強(qiáng)的關(guān)系。

2．定量掌握勻強(qiáng)場中電勢(shì)差與場強(qiáng)的關(guān)系。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 ．場強(qiáng)方向——電勢(shì)降低最快的方向。

2．U=E·d——d為沿場強(qiáng)方向兩點(diǎn)所在等勢(shì)面間距離。

三、主要教學(xué)過程

場強(qiáng)是跟電場對(duì)電荷的作用力相聯(lián)系的，電勢(shì)差是跟電場力移動(dòng)電荷做功相聯(lián)系的。那么場強(qiáng)與電勢(shì)差有什么關(guān)系呢？我們以勻強(qiáng)場為例來研究。

前面講過，沿著電場線方向，也就是沿著場強(qiáng)的方向，電勢(shì)越來越低，從圖中可以看出沿AB、AD、AC方向，電勢(shì)都在降低，但沿AB方向距離最短，即降低得最快，而AB方向即為場強(qiáng)方向，可見場強(qiáng)的方向是指向電勢(shì)降低最快的方向。

1．場強(qiáng)方向是指向電勢(shì)降低最快的方向。我們?cè)賮硌芯繄鰪?qiáng)和電勢(shì)差的數(shù)量關(guān)系。設(shè)AB間距離為d，電勢(shì)差為U1，場強(qiáng)為E。把正電荷q從A點(diǎn)移到B時(shí)，電場力qE所做的功為W=qEd。利用電勢(shì)差和功的關(guān)系，這個(gè)功又可求得為W=qU，比較這兩個(gè)式子，可得W=qEd=Uq，即U=Eq。這就是說，在勻強(qiáng)電場中，沿場強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)場等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積。如果不是沿場強(qiáng)方向的呢？例如 AD兩點(diǎn)間電勢(shì)差仍為U，設(shè)AD間距離s，與AB夾角α，將正電荷從A移動(dòng)到D，受電場力方向水平向右，與位移夾角α，故電場力做功為 W=Eqs cosα，s cosα=d，所以 W=Eqs cosα=Eqd。利用電勢(shì)差和功的關(guān)系，W=qU，比較這兩個(gè)式子可得U=Escosα=Ed。d為AB兩點(diǎn)間距離，也是AB所在等勢(shì)面間距離或者可以說是AD兩點(diǎn)間距離s在場強(qiáng)方向的投影。

2．U=Ed。U為兩點(diǎn)間電壓，E為場強(qiáng)，d為兩點(diǎn)間距離在場強(qiáng)方向的投影。

3．由U=Ed，得 E=U／d，可得場強(qiáng)的另一個(gè)單位：V／m。

所以場強(qiáng)的兩個(gè)單位

伏／米，牛／庫是相等的。注：此公式只適用于勻強(qiáng)場。

例

勻強(qiáng)電場 E=200 N／C，UAC=5V，AB間距離多少？

UAC＝ Ed

例

勻強(qiáng)電場電場線與AC平行，把10C的負(fù)電荷從A移至B的電場力，做功6×10－8J，AB長 6cm．求：（1）場強(qiáng)方向；（2）設(shè) B處電勢(shì)為 1V，則A處電勢(shì)為多少？（3）場強(qiáng)為多少？電子在A點(diǎn)電勢(shì)能為多少？

－8

解

（1）將負(fù)電荷從A移至B，電場力做正功，所以所受電場力方向沿A至C，又因?yàn)槭秦?fù)電荷，場強(qiáng)方向與負(fù)電荷受力方向相反，所以場強(qiáng)方向應(yīng)為C至A方向。

（2）由W=qU

U＝W／q＝6×10－8J／10－8C＝6V

即AB兩點(diǎn)間電勢(shì)差為 6V。

沿電場線方向電勢(shì)降低，B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)。U=UB－UA，UB=1V，UA=UB－U，UA=1V－6V=－5V，即A點(diǎn)的電勢(shì)為－5V。

（3）由B向AC做垂線交于D，D與B在同一等勢(shì)面上。UDA=UBA=U=6V，沿場強(qiáng)方向AD兩點(diǎn)間距離為

／0．03m= 200V／m。

（4）電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能

E=qU=（－e）×（－5V）=5eV（注：計(jì)算電勢(shì)能時(shí)要帶號(hào)運(yùn)算。）

例

一個(gè)10－5C的電荷從電場外移到電場內(nèi)一點(diǎn)A，外力克服電場力做功0.006J，則A點(diǎn)電勢(shì)為多少？如果此電荷從電場外移到電場內(nèi)另一點(diǎn) B時(shí)，電場力做功是 0.002 J，則AB兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAB為多少？ 如果有另一個(gè)電量是 0．2C的負(fù)電荷從 A移到 B，則電場力做正功還是負(fù)功，大小是多少？

解

（1）正電荷在場外時(shí)電勢(shì)能、電勢(shì)均為零，從場外移至A點(diǎn)電場力做負(fù)功，所以電勢(shì)能增加，即在A點(diǎn)正電荷具有的電勢(shì)能為正，A點(diǎn)的電勢(shì)也為正，又因?yàn)閃=qUA∞，所以

UA∞=W／q=0.006J／10－5C=6×102V，U∞=0，UA∞=UA－U∞，UA=6×102V

（2）W=qUAB，UAB=W／q=0.002J／10－5C=2×102V。（3）將10－5C的正電荷從A移至B時(shí)電場力做正功，如果將負(fù)電荷從A移到B，負(fù)電荷所受電場力方向與正電荷所受電場力方向相反，電場力對(duì)正電荷做正功，對(duì)負(fù)電荷做功為負(fù)，大小為

W=qUAB=0.2C×2×102V=40J

例

如圖所示，平行板電容器與電池相連，當(dāng)二極板間距離減小后，則二板間的電壓U和電場強(qiáng)度E，電容器電容C及電量Q與原來相比

[

]

A．U不變，E不變，C不變，Q不變 B．U不變，E變小，C變小，Q變小 C．U不變，E變大，C變大，Q變大 D．U不變，E不變，C變大，Q變小

解

因?yàn)槠叫邪咫娙萜魇冀K與電源相聯(lián)，所以兩板間電壓不變。根

d減少，E增大。根據(jù)兩板所帶電量Q=CU，U不變，C增大，所以所帶電量增大。正確答案為C。

如果將此題換一下，換成給電容器充電后，使其與電源分開，再將兩板間距離減小，則電量不變。因?yàn)榫嚯x減小，無關(guān)，保持不變。

第三篇：電勢(shì)差、電勢(shì)教學(xué)設(shè)計(jì)示例物理教案

一、復(fù)習(xí)引入

教師講解（出示圖片）：

電場對(duì)放入其中的電荷有力的作用，對(duì)導(dǎo)體內(nèi)部電荷同樣有力的作用，此力可以做功，所以電場也有能的性質(zhì)．下面我們從能量角度研究電場性質(zhì)．

首先，我們先復(fù)習(xí)一下有關(guān)功的知識(shí)以及重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系（如圖）class=normal valign=top width=437>

一、功的量度：

二、重力做功：

1、重力做功只與位置有關(guān)、與經(jīng)過的路徑無關(guān)；

2、重力做功與勢(shì)能的關(guān)系：

3、重力勢(shì)能是相對(duì)的，有零勢(shì)能面。（人為選定）

4、重力勢(shì)能的正負(fù)是相對(duì)于零勢(shì)面而言的，不代表方向。數(shù)值上等于把物體從該點(diǎn)移到零勢(shì)能面處時(shí)，重力所做的功

同樣，我們還研究過其它力做功，如分子力做功使得分子勢(shì)能發(fā)生變化，彈簧的彈力做功引起彈性勢(shì)能的變化，那么電場力做功的情形又是怎樣的呢？我們又是怎樣來研究呢？

二、新授課

1、電勢(shì)差

教師出示上圖：在某一點(diǎn)電荷＋q形成的電場中，將同一電荷放入電場的不同位置a、b兩點(diǎn)，所受到的電場力是不同的，這是因?yàn)閍、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度是不同的．為了研究問題的方便，我們以勻強(qiáng)電場為例，勻強(qiáng)電場中，電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，電場力的大小 為恒力，則電場力做功大小為：(為eq與s之間的夾角)

在這里： 是一個(gè)與電荷本身無關(guān)的量，類似如重力做功 也是與物體本身無關(guān)的物理量，只與重力場本身性質(zhì)有關(guān)．

因此我們將 這一比值叫做a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，用 來表示電勢(shì)差，單位伏特，簡稱伏，符號(hào)是v．電勢(shì)差又叫電壓．

（1v＝1j/c）

電荷在場強(qiáng)為e的勻強(qiáng)場中，令電荷q由一點(diǎn)a移至另一點(diǎn)b時(shí)（如圖）電場力所做的功，同樣點(diǎn)電荷由a沿著某一曲線移至另一點(diǎn)c（ac在場強(qiáng)e的投影與ab相等）時(shí)電場力所做的功，與 相等（具體證明可以類比重力做功，采用無限分割法進(jìn)行證明），也就是說電場力做功與路徑無關(guān)，僅與電荷運(yùn)動(dòng)的起末位置有關(guān)．此結(jié)論不僅適用于勻強(qiáng)電場而且適用于任何電場（在高中階段不做具體證明）．

這樣電場力所做的功可以是正值或負(fù)值，所以兩點(diǎn)間的電勢(shì)差也可以是正值或負(fù)值． 教師總結(jié)： class=normal valign=top width=423>（1）a、b兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差可以是正值，也可以是負(fù)值，數(shù)值上等于單位正電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)電場力所做的功 ；（2）電勢(shì)差的單位——伏特（v），當(dāng)q電量為1c時(shí)在某兩點(diǎn)間做功為1j，則這兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為1v；

（3）不論電場如何分布，電場力是恒力還是變力，電場力做功的大小都可以用 計(jì)算得到；

2、電勢(shì)

教師提出問題：物體在重力作用下移動(dòng)的高度差越大，重力勢(shì)能的變化也越大．高度差即高度的差值，電勢(shì)差也就是電勢(shì)的差值，那么如何定義電場中各點(diǎn)的電勢(shì)？

分析：，若將b點(diǎn)的電勢(shì)定義為零電勢(shì)點(diǎn)，則a點(diǎn)的電勢(shì)等于單位正電荷由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)——零電勢(shì)點(diǎn)（參考點(diǎn)）時(shí)所做的功．

教師強(qiáng)調(diào)：電勢(shì)通常用 來表示．電場中某一點(diǎn)的電勢(shì)，等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（零點(diǎn)電勢(shì)）時(shí)電場力所做的功．

電勢(shì)差與零點(diǎn)電勢(shì)的選取無關(guān)，但電勢(shì)是相對(duì)零點(diǎn)電勢(shì)而言的，與零點(diǎn)電勢(shì)的選取有關(guān)．

分析書中圖14－24：

提出問題：在電場中沿著場強(qiáng)方向移動(dòng)電荷，電場力做功，電勢(shì)將如何變化？

分析：沿著電場線的方向?qū)挝徽姾捎蒩點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，電場力做正功，電勢(shì)差大于零，即，．

總結(jié)：沿著電場線的方向，電勢(shì)越來越低．

3、電勢(shì)能

物體在重力場中具有重力勢(shì)能，而電荷在電場中也具

第四篇：高二物理教案電場-電場和電場強(qiáng)度

電場和電場強(qiáng)度

【教學(xué)結(jié)構(gòu)】

一.一.電場，是物質(zhì)的一種特殊形態(tài).1.電荷周圍存在電場.分析庫侖力:ＱＡ對(duì)ＱＢ的作用力,是在其周圍產(chǎn)生電場,通過電場作用給B.2.電場力,ＱＢ在ＱＡ產(chǎn)生的電場中受到的力.電荷在電場中受到的力稱為電場力.同一電荷在不同電場中或在同一電場不同位置所受電場力的大小和方向均可能不同.二.電場強(qiáng)度.描述電場力的性質(zhì)的物理量 1.1.電場的強(qiáng)弱,電荷q放在電場A處所受電場力為FA,放置B處受電場力為FB,若FA＞FB到A處電場比B處強(qiáng).2.2.電場強(qiáng)度:描述電場強(qiáng)弱的物理量.FE?q.放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力跟它電量的比值,叫這點(diǎn) 的電場強(qiáng)度,簡稱為場強(qiáng).其物理意義為:單位電量的電荷在電場中受到的電場力.這是物理中常用的一種方法.同于單位時(shí)間物體的位移表示物體運(yùn)動(dòng)快慢.3.3.場強(qiáng)是描述電場性質(zhì)的物質(zhì)的物理量,只由電場決定,與檢驗(yàn)電荷無關(guān).例

FAEA?q,EA與q的大小無關(guān),與q是否存在無關(guān).不能理解如在A點(diǎn)場強(qiáng)為EA與FA成正比,與q成反比.E?Fq4.4.場強(qiáng)是矢量.其大小按定義式計(jì)算即可,其方向?yàn)檎姾傻氖芰Ψ较驗(yàn)樵擖c(diǎn)場強(qiáng)方向.其單位為NC.5.5.電場強(qiáng)度和電場力是兩個(gè)不同的物理量,就像速度和位移是完全不同的兩個(gè)概念.最

根本不同的是:場強(qiáng)是表示電場的性質(zhì)的物理量,電場力是電荷在電場中受的電場的作用力.還應(yīng)在大小、方向、單位等諸方面加以比較，它們的關(guān)系是F?Eq或FE?q.6.6.點(diǎn)電荷在真空中電場的場強(qiáng).在點(diǎn)電荷Q形成的電場中,距Q為r處放入點(diǎn)電荷q,如

圖1所示,q受的電場力即庫侖力

義或該處場強(qiáng)為

E?F?KQqr2,根據(jù)場強(qiáng)定

FQ?K2qr,r可取任意值,因此E?KQr2即為點(diǎn)電荷在真空中場強(qiáng)公式,Q為場源電量,r為某點(diǎn)到場源的距離.k為靜電常數(shù).其方向,若Q為正;+q受力方向如圖所示,即為該點(diǎn)場強(qiáng)方向,若Q為負(fù),場強(qiáng)方向與圖示方向相反.若把+q換成-q,所受電場力方向正與場強(qiáng)方向相反.注意:

E?E?KQr2是適用于點(diǎn)電荷在真空中的電場.而

Fq適用各種電場.7.場強(qiáng)可以合成分解,并遵守平行四邊形法則,如圖示2所示.QA與QB在C處的場強(qiáng)分別為EA、EB,E 即是E與E的合成場強(qiáng).若在C處放一個(gè)-q點(diǎn)電荷,AB所受電場力方向應(yīng)與E反方向.三.三.電場線

1.電場線是描述電場強(qiáng)度分布的一族曲線.描述方法:用曲線的疏密描述電場的強(qiáng)弱,用曲線某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)場強(qiáng)方向.2.2.電場的特點(diǎn):(1)(1).在靜電場中,電場線從正電荷起,終于負(fù)電荷,不閉合曲線.(2)(2).電場線不能相交,否則一點(diǎn)將有兩個(gè)場強(qiáng)方向.(3)(3).電場線不是電場里實(shí)際存在的線,是為使電場形象化的假想線.3.3.點(diǎn)電荷的電場線.圖

3、圖4為正、負(fù)點(diǎn)電荷電場線的分布，應(yīng)熟悉.從圖5可看出,E1為+Q在A處的場強(qiáng),E2為－Q在A處的場強(qiáng),E為E1與E2的合場強(qiáng),正好為電場線在A的切線。兩個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場中,每條電場線上每個(gè)點(diǎn)符合上述的關(guān)系。

4.勻強(qiáng)電場

(1)(1).定義:在電場的某一區(qū)域里,如果各點(diǎn)場強(qiáng)

大小和方向都相同,這個(gè)區(qū)域的電場叫勻強(qiáng)

電場.(2)(2).電場線如圖6所示.電場線互相平行的直線,線間距離相等.(3)(3).兩塊靠近、正對(duì)且等大平行的金屬板,分別帶等量 正負(fù)電荷時(shí),它們之間的電場是勻強(qiáng)電場.邊緣附近除外.四.四.電場中的導(dǎo)體.1.1.導(dǎo)體的特征:導(dǎo)體內(nèi)部有大量可以自由移動(dòng)的電荷.金屬導(dǎo)體可自由移動(dòng)是自由電子.2.2.靜電感應(yīng):導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷是電場的作用而重新分布的現(xiàn)象.認(rèn)真分析如圖所示的物理過程:把金屬導(dǎo)體置于勻強(qiáng)電場

中.金

屬導(dǎo)體中自由電子在電場力作用向左運(yùn)動(dòng),達(dá)到左外表面,而右外表面帶正電.金屬導(dǎo)體外表面帶的等量正負(fù)電荷稱為感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷形成電場E?的方向與電場E方向相反向左,E?隨著感應(yīng)電荷增加而變大,當(dāng)E?=E時(shí),導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)為零, 自由電子不受電場力作用,停止定向運(yùn)動(dòng).達(dá)到靜電平衡.靜電平衡:導(dǎo)體中(包括表面)沒有電荷走向移動(dòng)的狀態(tài)叫靜電平衡.3.3.在導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)有(1)(1).在導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零(2)(2).導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)場強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直.(3)(3).電荷只能分布在外表面上.4.4.利用處于靜電平衡狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零的特點(diǎn),利用金屬網(wǎng)罩(金屬包皮)把外

電場遮住,使內(nèi)部不受電場影響即靜電屏數(shù).【解題點(diǎn)要】

例一.例一.在電場中A處放點(diǎn)電荷q,其受電場力為F,方向向左,則A處場強(qiáng)大小為, 方向?yàn)?/p>

.若將A處放點(diǎn)電荷為－2q,則該處電場強(qiáng)度將,方向?qū)?/p>

.解析:根據(jù)電場強(qiáng)度定義式

EA?Fq.場度方向向左,在A處放－2q點(diǎn)電荷.該處場強(qiáng)大小,方向都不變.注意:場強(qiáng)是表示電場性質(zhì)的物理量.是由電場決定,與點(diǎn)電荷電量無關(guān),與點(diǎn)電荷電性無關(guān).例二.例二.如圖8所示,一個(gè)質(zhì)量為30g帶電量

?17.?10?8C的半徑極小的小球,用絲線懸掛在某勻

強(qiáng)電場中,電力線與水平面平行.當(dāng)小球靜止時(shí),測得懸線與豎直夾角為30°,由此可知?jiǎng)驈?qiáng)電場方向

為

,電場強(qiáng)度大小為

NC.(g取s2)

解析:分析小球受力,重力mg豎直向下,絲線拉力T沿絲

線方向向上,因?yàn)樾∏蛱幱谄胶鉅顟B(tài),還應(yīng)受水平向左的電場力F.小球帶負(fù)電,所受電場力方向與場強(qiáng)方向向反,所以場強(qiáng)方向水平向右.小球在三個(gè)力作用之下處于平衡狀態(tài).三個(gè)力的合力必為零.所以

2m10F=mgtg30°又F?Eq

Eq=mgtg30° 30?10?3?10?33?10.?10?7NC?817.?10E=mgtg30°=

例三.例三.關(guān)于電場線,下述說法中正確的是 A.A.電場線是客觀存在的

B.B.電場線與電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡是一致的.C.C.電場線上某點(diǎn)的切線方向與與電荷在該點(diǎn)受力方向可以不同.D.D.沿電場線方向,場強(qiáng)一定越來越大.解析:電場線不是客觀存在的,是為了形象描述電場的假想線,A選項(xiàng)是錯(cuò)的.B選項(xiàng)也是錯(cuò)的,靜止開始運(yùn)動(dòng)的電荷所受電場力方向應(yīng)是該點(diǎn)切線方向,下一時(shí)刻位置應(yīng)沿切線方向上,可能在電場線上,也可能不在電場線上,軌跡可能與電場線不一致.何況電荷可以有初速度,運(yùn)動(dòng)軌跡與初速度大小方向有關(guān),可能軌跡很多,而電場線是一定的.正電荷在電場中受的電場力方向與該點(diǎn)切線方向相同,而負(fù)電荷所受電場力與該點(diǎn)切線方向相反,選項(xiàng)C是正確的.場強(qiáng)大小與場強(qiáng)的方向無關(guān),與電場線方向無關(guān) ,D選項(xiàng)是錯(cuò)的.本題答案應(yīng)是:C.例四.在x軸上A、B兩處分別放有兩個(gè)點(diǎn)電荷，A處為－Q,B處為+2Q,在x軸上某處,兩個(gè)電荷各自產(chǎn)生電場強(qiáng)度數(shù)值為EA和EB,則（）A.EA=EB之點(diǎn),只有一處,該處合場強(qiáng)為0;B.B.EA=EB之點(diǎn)有兩處,一處合場強(qiáng)為0,另一處合場強(qiáng)為2EA C.C.EA=EB之點(diǎn)共有三處,其中兩處合場強(qiáng)為0;另一處合場強(qiáng)為2EA D.D.EA=EB之點(diǎn)共有三處,其中一處合場強(qiáng)為0,另二處合場強(qiáng)為2EA

解析:根據(jù)題意畫出圖9,在AB之間某點(diǎn)x1,－Q在x1處產(chǎn)生的場強(qiáng)EA?KQrA2.+2Q產(chǎn)生的場強(qiáng)

22EB?KQ122r?rB2,當(dāng)A2rB時(shí),EA=EB，EA方向向左,EB的方向向左,合場強(qiáng)

E=2EA.在A點(diǎn)左側(cè)x2處,Ax2=rA,Bx2=rB,rA?2rB存在, EA=EB,EA的方向向右,EB的方向向左,合場強(qiáng)E=0.122rA?rB2不可能, EA=EB不存在.所以EA=EB之點(diǎn)有在B點(diǎn)右側(cè)x3處, Ax2＞Bx2, 兩處,且合場強(qiáng)一處為0,另一處為2EA,答案應(yīng)選,B.例五.例五.如圖10所示,正電荷q在電場力作用下由p向Q做加速運(yùn)動(dòng),而且加速度越來越大, 那么可以斷定,它所在的電場是圖中哪能一個(gè)?（）

解析:帶電體在電場中做加速運(yùn)動(dòng),其電場力方向與加速度方向相同,加速度越來越大電荷所受電場力應(yīng)越來越大,電量不變,電場力F?Eq,應(yīng)是E越來越大.電

場線描述電場強(qiáng)度分布的方法是,電場線密度越大,表示場強(qiáng)越大,沿PQ方向.電場線密度增大的情況才符合題的條件.應(yīng)選D.例六.例六.如圖11所示,在勻強(qiáng)電場中的O點(diǎn)放

置點(diǎn)電荷Q,其帶電量為2.0?10?8C,此時(shí)距

O點(diǎn)10cm處的P點(diǎn),場強(qiáng)恰好為零.求原勻

強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小是多少?若以O(shè)點(diǎn)為圓心,以O(shè)P長為半徑作一圓,在O點(diǎn)正上方圓周上S點(diǎn)的場強(qiáng)的大小是多少?方向如何? 解析:P點(diǎn)場強(qiáng)EP=0,應(yīng)為原場E與點(diǎn)電荷Q在P產(chǎn)生場強(qiáng)EQ的合場強(qiáng)。E與EQ大小相等方向相反。大小關(guān)系為

?8Q2.0?10E?EQ?K2?9.0?109?18.?10?3NC2op(01.).Q在S點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)大小等于EQ，方向向上，與原場強(qiáng)E垂直，S處場強(qiáng)ES是E與EQ的合場強(qiáng)，如圖12所示。ES?2E?2.5?103NC.方向:與E成45°角向上.【課余思考】

1.什么是電場強(qiáng)度?其方向是如何規(guī)定的,寫出場強(qiáng)定義式和點(diǎn)電荷在真空中各點(diǎn)場強(qiáng)的計(jì)算式? 2.2.區(qū)分電場強(qiáng)度,電場力兩個(gè)概念.【同步練習(xí)】 1.1.下列關(guān)于電場強(qiáng)度的敘述正確的是（）A.A.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)在數(shù)值上等于單位電荷受到的電場力 B.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與該點(diǎn)檢驗(yàn)電荷所受電場力成正比

C.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與方向就是檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受電場力方向 D.D.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與該點(diǎn)有無檢驗(yàn)電荷無關(guān)

2.真空中兩個(gè)帶電量分別為Q和4Q的正點(diǎn)電荷,位于相距為30cm的A、B兩點(diǎn),將另一個(gè)正電荷q置于AB連線上的C點(diǎn),q受的合力恰好為零,C點(diǎn)距A

點(diǎn)

cm處.若將電荷q取走,C點(diǎn)場強(qiáng)為

NC.3.3.如圖13所示,AB為體積可以忽略的帶

電小

?8?8球,QA?2.0?10C,QB??2.0?10C，AB相距3cm，在水平外電場作用下AB保持靜止,懸線都沿豎直方向,則外電場的

場強(qiáng)

,方向

,AB中點(diǎn)處總場強(qiáng)大小為

,方向?yàn)?/p>

.4.在場強(qiáng)為E,方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中,有兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球,電量分別為+2q和－q.用長為l的絕緣細(xì)線相連,另用絕緣細(xì)線系住帶正電的小球懸掛于O處,處于平衡狀態(tài),如圖14所示,重力加速度為g,則細(xì)線對(duì)O點(diǎn)的作用力等于

.?52.0?10NC水平向左、【參改答案】1.AD 2.10、O 3.16.?106NC、水平向右4.2mg+Eq

第五篇：電勢(shì) 電勢(shì)差 教案

電勢(shì) 電勢(shì)差

師：張艷紅

教學(xué)目標(biāo)

1.理解電場能的性質(zhì)，知道電場力做功的特點(diǎn)，知道電場力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系；

2.理解電勢(shì)差的定義式及其物理意義，理解電勢(shì)的物理意義，會(huì)比較電場中兩點(diǎn)電勢(shì)的高低，會(huì)求解電勢(shì)差； 3.理解勻強(qiáng)電場中電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系式E?U d重點(diǎn)：能區(qū)分電勢(shì)與電勢(shì)差，理解電場力做功的特點(diǎn)以及電場力做功與電勢(shì)能的變化之間的關(guān)系.難點(diǎn)：會(huì)處理電勢(shì)差與能量的綜合運(yùn)用問題

知識(shí)梳理

一、電勢(shì)能

1.定義：由電荷在電場中的相對(duì)位置決定的能量叫電勢(shì)能。

注：電勢(shì)能實(shí)際應(yīng)用不大，常實(shí)際應(yīng)用的是電勢(shì)能的變化。2.說明

（1）電荷在電場中每一個(gè)位置都有一定的電勢(shì)能，電勢(shì)能的大小與電荷所在的位置有關(guān)

（3）電勢(shì)能的大小具有相對(duì)性，電荷在電場中電勢(shì)能的數(shù)值與選定的零電勢(shì)能位置有關(guān)，通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢(shì)能和零點(diǎn)。而電勢(shì)能的變化是絕對(duì)的，與零電勢(shì)能位置的選擇無關(guān)

（4）電勢(shì)能有正負(fù)，電勢(shì)能為正時(shí)表示電勢(shì)能比參考點(diǎn)的電勢(shì)能大，電勢(shì)能為負(fù)時(shí)表示電勢(shì)能比參考點(diǎn)的電勢(shì)能小。

（5）電勢(shì)能是屬于電荷和電場所共有，沒有電場的存在，就沒有電勢(shì)能，僅有電場的存在，而沒有電荷時(shí)也沒有電勢(shì)能。

（6）電荷在電場中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)能為零處(電勢(shì)為零處)電場力所做的功，則有Ep?W?qU?q?

（7）電荷電勢(shì)能的變化僅由電場力對(duì)電荷做功引起，與其他力對(duì)電荷做功無關(guān)

（8）電勢(shì)能的單位，焦?fàn)朖還有電子伏，符號(hào)為eV，定義為在真空中，1個(gè)電子通過1伏電位差的空間所能獲得的能量。為我國法定計(jì)量單位。1電子伏=1.602×10-19焦。常用千電子伏及兆電子伏。3.電場力做功與電勢(shì)能

電勢(shì)能的變化：當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向與電場力方向的夾角為銳角時(shí)，電場力做正功，電勢(shì)能減少，當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與電場力方向夾角為鈍角時(shí)，電場力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。電勢(shì)能變化的數(shù)值等于電場力對(duì)電荷做功的數(shù)值，這常是判斷電荷電勢(shì)能如何變化的依據(jù)。

類比：重力勢(shì)能變化：重力做正功重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功重力勢(shì)能增加．

電場力做功：由電荷的正負(fù)和移動(dòng)的方向去判斷(4種情況)?功的正負(fù)?電勢(shì)能的變化（重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)）（上課時(shí)一定要搞清楚的，否則對(duì)以后的學(xué)習(xí)帶來困難）

二、電勢(shì) 1.定義：

如果在電場中選一個(gè)參考點(diǎn)(零電勢(shì)點(diǎn))，那么電場中某點(diǎn)跟參考點(diǎn)間的電勢(shì)差，就叫做該點(diǎn)的電勢(shì)。電場中某點(diǎn)的電勢(shì)在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)(零電勢(shì)點(diǎn))時(shí)，電場力所做的功。電勢(shì)的單位：伏特（V）2.說明：

（1）電勢(shì)是標(biāo)量，有正負(fù)，無方向，只表示相對(duì)零勢(shì)點(diǎn)比較的結(jié)果。（2）電勢(shì)是電場本身具有的屬性，與試探電荷無關(guān)。

（3）沿著電場線的方向，電勢(shì)越來越低（最快），逆著電場線的方向，電勢(shì)越來越高，電勢(shì)降低的方向不一定就是電場線的方向。（4）電勢(shì)與場強(qiáng)沒有直接關(guān)系：電勢(shì)高的地方，場強(qiáng)不一定大；場強(qiáng)大的地方，電勢(shì)不一定高。（5）電勢(shì)是標(biāo)量，沒有方向，但有正負(fù)之分，比零電勢(shì)點(diǎn)高為正，比零電勢(shì)為低為負(fù)。（6）電勢(shì)的值與零電勢(shì)的選取有關(guān)

零電勢(shì)點(diǎn)可以自由選取，通常取離電場無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢(shì)為零

（7）如果取無窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零，正電荷形成的電場中各點(diǎn)的電勢(shì)均為正值，負(fù)電荷形成的電場中各點(diǎn)的電勢(shì)均為負(fù)值。

（8）當(dāng)存在幾個(gè)“場源”時(shí)，某處合電場的電勢(shì)等于各“場源”的電場在經(jīng)處的電勢(shì)的代數(shù)和（9）點(diǎn)電荷電場的電勢(shì)

在一個(gè)點(diǎn)電荷q所形成的電場中，若取無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，則在距此點(diǎn)電荷距離為r的地方的電勢(shì)為??k（10）均勻帶電球電場的電勢(shì)

對(duì)于一個(gè)均勻帶電球面所形成的電場，若球半徑為R，帶電量為q，則在球外的任意與球心相距為r的點(diǎn)的電勢(shì)為U?kq rqq，而其球面上和球面內(nèi)任一點(diǎn)的電勢(shì)都是U?k rR

三、電勢(shì)差：

1.定義：電荷q在電場中由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí)，電場力所做的功WAB跟它的電荷量q的比值，叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。2.定義式：UAB?WABq，單位：V=J/C 3.物理意義：電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB在數(shù)值上等于單位正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)過程中電場力所做的功WAB。

4.單位：伏特，符號(hào)是V。

5.說明： 電勢(shì)差是標(biāo)量，有正負(fù)，無方向。A、B間電勢(shì)差UAB??B??A，顯然UAB??UBA電勢(shì)差的值與零電勢(shì)的選取無關(guān)。

注：電勢(shì)差很類似于重力場中的高度差．物體從重力場中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)，重力做的功跟其重量的比值叫做這兩點(diǎn)的高度差h＝W/G．

四、等勢(shì)面

1.定義：一般說來，電場中各點(diǎn)的電勢(shì)不同，但電場中也有許多點(diǎn)的電勢(shì)相等。我們把電場中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面。2.等勢(shì)面的特點(diǎn)：

（1）在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間(不論方式如何，只要起終點(diǎn)在同一等勢(shì)面上)移動(dòng)電荷，電場力不做功。因?yàn)榈葎?shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，電荷在同一等勢(shì)面上各點(diǎn)具有相同的電勢(shì)能，所以在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電勢(shì)能不變，即電場力不做功

（2）等勢(shì)面一定跟電場線垂直，即跟場強(qiáng)的方向垂直。

假如不是這樣，場強(qiáng)就有一個(gè)沿著等勢(shì)面的分量，這樣在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場力就要做功。但這是不可能的，因?yàn)樵诘葎?shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，沿著等勢(shì)面移動(dòng)電荷時(shí)電場力是不做功的，所以場強(qiáng)一定跟等勢(shì)面垂直。（3）沿著電場線方向電勢(shì)越來越低。

可見，電場線不但與等勢(shì)面垂直，而且由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面。（4）導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是一個(gè)等勢(shì)面。(后面將學(xué)到)（5）不同的等勢(shì)面是不會(huì)相交的，也不能相切。

因?yàn)殡妶鼍€總跟等勢(shì)面垂直，如果等勢(shì)面相交，則交線處同一點(diǎn)的電場線方向就有兩個(gè)，從而場強(qiáng)方向就不唯 一，這是不可能的；如果等勢(shì)面相切，則在相切處等勢(shì)面“密度”為無窮大，這也是不可能的（6）等差等勢(shì)面的疏密表示電場的強(qiáng)弱

等差等勢(shì)面密的地方場強(qiáng)大，等差等勢(shì)面疏的地方場強(qiáng)弱。

五、電場強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系 1.關(guān)系E?U

d2.上式只適用于勻強(qiáng)電場，它表明在電場當(dāng)中，場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿電場強(qiáng)度方向每單位距離上的電勢(shì)差。

題型講解

1.電勢(shì)和電勢(shì)差

（1）如圖(a）所示，AB是某電場中的一條電場線．若有一電子以某一初速度并且僅在電場力的作用下，沿AB由點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B，其速度圖象如圖(b)所示．下列關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)?和電場強(qiáng)度E大小的判斷正確的是（）

A.EA?EB

B.EA?EB

C.?A??B

D.?A??B

（2）如圖所示，實(shí)線為電場線，虛線為等勢(shì)線，且AB=BC，電場中的A、B、C三點(diǎn)的場強(qiáng)分別為EA、EB、EC，電勢(shì)分別為?A、?B、?C，AB、BC間的電勢(shì)差分別為UAB、UBC，則下列關(guān)系中正確的有()A.?A＞?B＞?C B.EC＞EB＞EA

C.UAB＜UBC

D.UAB＝UBC 2.等勢(shì)面和電場線

如圖所示，平行直線AA?、BB?、CC?、DD?、EE?，分別表示電勢(shì)為-4 V、-2 V、0、2 V、4 V的等勢(shì)線，若AB=BC=CD= DE= 2 cm，且與直線MN成300角，則（）

A．該電場是勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向垂直于AA?，且左斜下 B．該電場是勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E=2 V/m C．該電場是勻強(qiáng)電場，距C點(diǎn)距離為2 cm的所有點(diǎn)中，最高電勢(shì)為4V，最低電勢(shì)為-4V D．該電場可能不是勻強(qiáng)電場，E=U/d不適用

－ 3.電場力做功與電勢(shì)能變化之間的關(guān)系如圖所示，把電量為－5×109C的電荷，從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能＿＿＿（選填“增大”、“減小”或“不變”）；若A點(diǎn)的電勢(shì)UA＝15V，B點(diǎn)的電勢(shì)UB＝10V，則此過程中電場力做的功為＿＿＿＿J.