電勢(shì)能和電勢(shì)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)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。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)能物體在重力場中具有重力勢(shì)能，而電荷在電場中也具有能電勢(shì)能重力做功使物體重力勢(shì)能減少，重力做多少功，重力勢(shì)能就減少多少，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能或其它形式的能，那么電場力做功與電勢(shì)能的變化有什么關(guān)系呢？類似的：（1）電場力做功使電荷的電勢(shì)能減少；（2）電場力做多少功，電勢(shì)能就減少多少；（3）減少的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電荷的動(dòng)能或其它形式的能教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀104頁例題2歸納總結(jié)判斷做功為正或負(fù)的方法方法（1）可以在計(jì)算時(shí)將q、U的正負(fù)關(guān)系直接代入；方法（2）在代入數(shù)值時(shí)以絕對(duì)值代入，再判斷電場力做功的正負(fù)2、總結(jié)：（1）電場中兩點(diǎn)間電勢(shì)差，類同重力場中兩點(diǎn)的高度差電勢(shì)差： （1V1J/C）U與W、q無關(guān)（2）設(shè)定零電勢(shì)點(diǎn)，由電勢(shì)差定義各個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)：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)電場力所做的功注意：電勢(shì)的大小與參考點(diǎn)的選取無關(guān)；電勢(shì)差的大小與參考點(diǎn)的選取無關(guān)（3），沿著電場線的方向，電勢(shì)越來越低（4）電勢(shì)能是電荷在電場中具有的能：電場力做功，電勢(shì)能減少；做多少功，電勢(shì)能就減少多少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E，B點(diǎn)電勢(shì)能為零，所以A點(diǎn)電勢(shì)能為E，電勢(shì)能與電量比為E/q。換用2q的檢驗(yàn)電荷，同理可知需克服電場力做功2E，在A點(diǎn)具有電勢(shì)能為2E，電勢(shì)能與電量比為2E/2q=E/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nE，在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能為nE，電勢(shì)能與電量的比值為nE/nq=E/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-E，但電勢(shì)能與電量之比為-E/-q=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E表示電荷q的電勢(shì)能，那么U=E/q（E、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EA，EB，EC，且EAEBEC均為正值，EA/qEB/qEC/q。即UAUBUC0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）教師出示圖片：提出問題1：在點(diǎn)電荷形成電場中有A、B、C三點(diǎn)，若將單位正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)做功為；把單位正電荷由B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)做功為，如果，則A、B兩點(diǎn)有什么關(guān)系？單位正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，電場力做功情況怎樣？學(xué)生分析 ，教師總結(jié)：A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相同單位正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，電場力不做功點(diǎn)線面等 勢(shì) 點(diǎn)等 勢(shì) 線等 勢(shì) 面教師講解：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)成的面叫等勢(shì)面下面，我們從幾個(gè)方面認(rèn)識(shí)等勢(shì)面：（1）在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場力不做功分析：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)的方向垂直分析：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）等勢(shì)面的排布：前面已經(jīng)指出，沿著電場線方向電勢(shì)越來越低可見，電場線不但跟等勢(shì)面垂直，而且是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面對(duì)比書中的圖片，類比等高線與等勢(shì)面（4）幾種典型場的等勢(shì)面教師出示媒體課件：點(diǎn)電荷的等勢(shì)面演示：有關(guān)圖片可以參考媒體資料（5）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，它的表面是一個(gè)等勢(shì)面分析：因?yàn)閷?dǎo)體在靜電平衡狀態(tài)時(shí)內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，在導(dǎo)體的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)電場力所做的功為零，因此導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)電勢(shì)相等推論：地球是一個(gè)大導(dǎo)體，處于靜電平衡狀態(tài)的地球以及與它相連的導(dǎo)體是等勢(shì)體實(shí)際上常取地球和與地球的昂兩的導(dǎo)體作為電勢(shì)的參考位置，認(rèn)為它們的電勢(shì)為零由于實(shí)際中測(cè)定電勢(shì)比測(cè)定電場要容易的多，因此常用等勢(shì)面來研究電場，即先描繪出等勢(shì)面的形狀和分布，再根據(jù)電場線與等勢(shì)面之間的關(guān)系描繪出電場線的分布3、例題講解練習(xí)（參考典型例題）4、教師總結(jié)：（1）為了形象的描述電場中各個(gè)點(diǎn)電勢(shì)的分布情況，由等勢(shì)面和電場的垂直關(guān)系，可以根據(jù)等勢(shì)面的分布情況知道電場的分布情況（2）有關(guān)等勢(shì)面的認(rèn)識(shí)需要注意A、在同一等勢(shì)面上移動(dòng)點(diǎn)電荷，電場力不做功B、電場線與等勢(shì)面垂直C、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)面