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1、電勢能和電勢 一、教學目標 1．在物理知識方面要求： （1）了解什么是電勢。 （2）掌握電勢的概念，在頭腦中建立不同場等勢面圖景。 2．滲透物理學方法的教育，運用理想化方法抽象出等勢面的空間模型。 二、難點、重點分析 1．難點是使學生掌握電勢的概念，這一概念雖要求不高，卻不好理解。 2．重點是掌握電勢差。 三、主要教學過程 （一）引入新課 前面我們曾經學習過用來描述電場力學性質的一個物理量——場強（E）。下面一起來回憶一下有關內容： （1）電場的基本性質； （2）場強是怎么定義的，方向如何？電場除了具有力的性質外，還具有能的性質，用什么物理量來描述這一性質——電勢

2、（U）。 （二）教學過程設計 1電勢能 物體在重力場中具有重力勢能，而電荷在電場中也具有能——電勢能． 重力做功使物體重力勢能減少，重力做多少功，重力勢能就減少多少，減少的重力勢能轉化為動能或其它形式的能，那么電場力做功與電勢能的變化有什么關系呢？ 類似的： （1）電場力做功使電荷的電勢能減少； （2）電場力做多少功，電勢能就減少多少； （3）減少的電勢能轉化為電荷的動能或其它形式的能． 教師指導學生閱讀104頁例題2歸納總結判斷做功為正或負的方法． 方法（1）可以在計算時將q、U的正負關系直接代入； 方法（2）在代入數(shù)值時以絕對值代入，再判斷電場力做功的正負． 2、總

3、結： （1）電場中兩點間電勢差，類同重力場中兩點的高度差． 電勢差： （1V＝1J/C） U與W、q無關 （2）設定零電勢點，由電勢差定義各個點的電勢：電場中某一點的電勢，等于單位正電荷由該點移動到參考點（零點電勢）時電場力所做的功． 注意：電勢的大小與參考點的選取無關； 電勢差的大小與參考點的選取無關． （3），沿著電場線的方向，電勢越來越低． （4）電勢能是電荷在電場中具有的能： 電場力做功，電勢能減少；做多少功，電勢能就減少多少． 1．電勢U 放在電場中的電荷具有電勢能，電勢能與重力勢能相似具有相對性。一般來說如果將一個檢驗電荷放在點電荷電場中，在無窮

4、遠處檢驗電荷具有的電勢能為零。電場為做正功電勢能減少，克服電場力做功，電勢能增加。 如圖1所示，將一電量為q的正檢驗電荷放在正點電荷的電場中，B點為無窮遠處。此時q具有的電勢能為零，將q由B點移至A點，需克服電場力做功，電勢能增加，如果克服電場力做功為E，B點電勢能為零，所以A點電勢能為E，電勢能與電量比為E/q。換用2q的檢驗電荷，同理可知需克服電場力做功2E，在A點具有電勢能為2E，電勢能與電量比為2E/2q=E/q，換用nq檢驗電荷，從B點到A點需克服電場力做功nE，在A點具有的電勢能為nE，電勢能與電量的比值為nE/nq=E/q。由此可見對于電場中的某一點來說，不同檢驗電荷具有的

5、電勢能不同但電勢能與電量的比值相同，與檢驗電荷無關。如果將負檢驗電荷q從B點移至A點，電場力做正功，電勢能減少，B點電勢能為零，所以A點電勢能為-E，但電勢能與電量之比為-E/-q= 說，在電場中的同一點，不同的檢驗電荷可以具有不同的電勢能，但電勢能與電量的比值與檢驗電荷無關，由場唯一決定，我們就把這一比值稱為場中這一點的電勢。如果用U表示電勢，用E表示電荷q的電勢能，那么U=E/q（E、q、U均可正可負，計算時帶符號運算）。此式只是電勢的定義式，而不是決定式場中某點電勢由場唯一決定。場定了，場中某點電勢就唯一確定了，與放不放檢驗電荷，放什么樣的檢驗電荷無關。 （1）電勢是相對的，是相

6、對于零勢面來說的，一般選大地或無限遠為零勢面。 （2）沿著電場線方向電勢降低。如圖2所示：將正檢驗電荷q從無窮遠分別移至A，B，C，…各點電場力所做負功為EA，EB，EC，…且EA＞EB＞EC均為正值，EA/q＞EB/q＞EC/q＞…。即UA＞UB＞UC＞…＞0沿著電場線方向電勢降低，同理可證負電荷電場也如此。 （3）正電荷電場中各點電勢均為正；負電荷電場中各點電勢均為負。 關于正電荷的由（2）可知： 關于負電荷由圖3可知：將正檢驗電荷q從無窮遠移至A點，電場力做正功，電勢能減少無窮遠處電勢能為零，在A點電勢能為負，電勢能與電量之比為負，即電勢為負。 （4）電勢是標量，只有大

7、小沒有方向。 雖是標量但有正負，正的代表比零電勢高，負的代表比零電勢低，而不代表方向。 （5）電勢的單位：伏特（V） 教師出示圖片： 提出問題1：在點電荷形成電場中有A、B、C三點，若將單位正電荷由A點移動到C點做功為；把單位正電荷由B點移動到C點做功為，如果，則A、B兩點有什么關系？單位正電荷從A點移動到B點時，電場力做功情況怎樣？ 學生分析 ，教師總結：A、B兩點的電勢相同．單位正電荷從A點移動到B點時，電場力不做功． 點 線 面 等 勢 點 等 勢 線 等 勢 面 教師講解：一般說來，電場中各點的電勢不同，但電場中也有許多點的電勢相等．我們把電場中電勢相等的點

8、構成的面叫等勢面． 下面，我們從幾個方面認識等勢面： （1）在同一等勢面上的任意兩點間移動電荷，電場力不做功． 分析：因為等勢面上各點電勢相等，電荷在同一等勢面上各點具有相同的電勢能，所以在同一等勢面上移動電荷電勢能不變，即電場力不做功． （2）等勢面一定跟電場線垂直，即跟場強的方向垂直． 分析：假如不是這樣，場強就有一個沿著等勢面的分量，這樣在等勢面上移動電荷時電場力就要做功．但這是不可能的，因為在等勢面上各點電勢相等，沿著等勢面移動電荷時電場力是不做功的．所以場強一定跟等勢面垂直． （3）等勢面的排布：前面已經指出，沿著電場線方向電勢越來越低．可見，電場線不但跟等勢面垂直，

9、而且是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面．對比書中的圖片，類比等高線與等勢面． （4）幾種典型場的等勢面． 教師出示媒體課件：點電荷的等勢面演示： 有關圖片可以參考媒體資料． （5）處于靜電平衡狀態(tài)的導體是一個等勢體，它的表面是一個等勢面． 分析：因為導體在靜電平衡狀態(tài)時內部場強處處為零，在導體的任意兩點間移動電荷時電場力所做的功為零，因此導體內部各點電勢相等． 推論：地球是一個大導體，處于靜電平衡狀態(tài)的地球以及與它相連的導體是等勢體．實際上常取地球和與地球的昂兩的導體作為電勢的參考位置，認為它們的電勢為零． 由于實際中測定電勢比測定電場要容易的多，因此常用等勢面來研究電場，即先描繪出等勢面的形狀和分布，再根據(jù)電場線與等勢面之間的關系描繪出電場線的分布． 3、例題講解練習（參考典型例題） 4、教師總結： （1）為了形象的描述電場中各個點電勢的分布情況，由等勢面和電場的垂直關系，可以根據(jù)等勢面的分布情況知道電場的分布情況． （2）有關等勢面的認識需要注意． A、在同一等勢面上移動點電荷，電場力不做功． B、電場線與等勢面垂直． C、處于靜電平衡狀態(tài)的導體是等勢體，導體表面是等勢面．