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课题 第五章 电场与磁场 电磁感应 第二节 电势能 电势 电势差 2课时
教 学 目 标 知识目标 1. 了解电势能、电势和电势差的概念； 2. 了解匀强电场中电场强度和电势差的关系。
能力目标 1. 通过对电势能、电势的学习，能判断电场中不同位置电势的高低及电荷在电场中不同位置电势能的多少； 2. 通过对匀强电场中电场强度和电势差的关系的学习，能进行相关的简单计算； 3. 通过对本节内容的学习，培养分析问题和解决问题的能力。
情感目标 1. 通过对静电应用和危害防止的学习，增强理论对实践的指导作用的认识； 2. 激发学生对科学的学习兴趣和积极态度。
重点 电势能、电势和电势差的概念
难点 匀强电场中电场强度和电势差的关系
教具 多媒体展示系统、电势能演示实验装置
主要教学过程 学生活动
教 学 过 程 设 计 一、引入课题 用多媒体展示系统展示教材图5-12。 提问：在初中物理中我们已学过，在如图所示的电路中，要在灯泡中产生电流，它的两端就要有电压。电源的作用就是给灯泡两端提供电压。你知道电压是什么吗？灯泡两端的电路中到底有什么不同？ （一般情况下，学生回答不出来或回答不准确。） 引入课题： 要想比较准确地解决上面的问题，我们必须学习今天的课程——第二节 电势能 电势 电势差。 二、电势能 演示实验： 将带正电q的小球用丝线悬挂在A处，当我们再将正电荷Q放在小球附近时，在Q的电场作用下，小球从位置A偏移到位置B，即小球克服重力做了功。 原来在A点的小球由于处在电场中而具有了做功的本领，表明它具有了能量。我们把电场中的电荷由于受到电场力的作用而具有的能量叫作电势能，用Ep表示。 电荷在电场中的什么位置具有的电势能多呢？ 提问：有一句俗话：“人往高处走，水往低处流。”请问水为什么总往低处流呢？水的重力势能是如何变化的呢？ （在地球表面附近的物体，只在重力的作用下，高处的物体总是向低处运动。也可以说，物体只在重力的作用下，总是从重力势能大的位置向重力势能小的位置运动。） 用多媒体展示系统展示教材图5-14。 提问：在如图所示的电场中，分别放入一个正电荷和一个负电荷，它们将会如何运动？它们在何处的电势能较大？ （一个放在A点的正电荷，如果它只受电场力F的作用，那么，它将向B点移动。因此，正电荷在A点的电势能大，在B点的电势能小；一个放在D点的负电荷，如果它只受电场力F的作用，那么，它将向C点移动。因此，负电荷在D点的电势能大，在C点的电势能小。） 三、电势 电势差 在地球表面，我们可以直接地判断出一个物体重力势能的大小：高处的重力势能大，低处的重力势能小。物体的重力势能的大小与物体的地理位置的高低有直接的关系。 同样，人们为了能够直观地比较电荷在电场中的电势能的大小，把放在电场中某一点的电荷所具有的电势能 Ep 与电荷量q的比值叫作这一点的电势，一般用符号V来表示： 电势V是标量，它的SI单位是V（伏）。 电场中电势的高低可以根据电场线的方向来判断：沿着电场线的方向，电势越来越低。 电场中的电势与地球上的高度一样，都是相对的。要确定某一点的电势，首先要选择一个零电势点，例如： 用多媒体展示系统展示教材图5-15。 在此图中，我们选取D点为零电势点，则A，B，C三点的电势就分别为30 V，20 V，10 V。 提问：如果我们选取A点为零电势点，则B，C，D三点的电势分别为多少？ （－10 V，－20 V，－30 V。） 零电势点的选取可以是任意的。在实践中，常选取大地或仪器的公共地线的电势为零。 由Ep = qV可知，对于一个正电荷来说，在电势高处，电势能大；在电势低处，电势能小。而对于负电荷来说，情况正好相反，在电势高处，电势能小；在电势低处，电势能大。 电场中任意两点的电势之差，叫作这两点的电势差，即直流电路中常说的电压，用符号U表示。设A、B两点的电势分别为VA和VB，则这两点间的电势差为 UAB = VA－VB 电势差也是标量，它的SI单位也是V（伏）。在教材图5-15中，A、B两点间的电势差UAB＝30 V－20 V＝10 V；B、A两点间的电势差UBA＝20 V－30 V＝－10 V。 电场中某点电势的大小与零电势点的选取有关，其值是相对的。而任意两点间的电势差却与零电势点的选取无关，是绝对的。例如，在教材图5-15和5-16中，不论选择哪一点作为零电势点，AD两点间的电势差始终是30 V。 四、匀强电场中电势差与电场强度的关系 电势差与电场强度是有联系的。在匀强电场中，沿电场强度方向的两点间的电势差等于电场强度与这两点的距离的乘积。 用多媒体展示系统展示教材图5-17。 如图所示，在某一匀强电场中，A、B两点间的电势差为UAB，距离为d，电场强度为E，则 UAB＝Ed 上式可以改写成 上式说明，在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向单位距离上的电势差。由于电势差UAB的单位是V，距离d的单位是m，因此，我们得到电场强度的另一个单位V/m（伏每米）。 用多媒体展示系统展示教材图5-18。 例题 如图所示，两块平行的金属板A、B相距3.0 cm，用60 V的直流电源使两板分别带电，两板之间的匀强电场的电场强度为多大？方向如何？ 分析 两块平行的带异种电荷的金属板之间的电场是匀强电场。由于我们已知两板间的电势差和两板间的距离，利用匀强电场中电场强度和电势差的关系，即可求出其中电场强度。电场强度的方向由正极板指向负极板。 解 由匀强电场中电场强度和电势差的关系式得 V/m = 2.0×103 V/m 由于A板接电源正极，所以，电场强度的方向是由A板指向B板。 摩擦产生的静电，在生产、生活中会给人们带来很多麻烦，甚至造成危害。印刷厂里，纸页之间的摩擦起电，会使纸页粘在一起，给印刷带来麻烦。印染厂里，棉纱、毛线、人造纤维上的静电，会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降。在制药生产中，由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度。在电子计算机的机房中，人体带电可能妨碍电子计算机的正常运行。在家庭中，带静电很多的人从电视机旁走过，会给电视的图像和声音带来干扰。静电荷积累到一定程度，会产生火花放电。在地毯上行走的人，与地毯摩擦而带的电如果足够多，他伸手去拉金属门把手时，手与金属把手间会产生火花放电，严重时会使他痉挛。在空气中飞行的飞机，与空气摩擦而带的电在着陆过程中如果没有导走，地勤人员接近机身时，人与飞机间会产生火花放电，严重时能将人击倒。静电对现代高精密度、高灵敏度的电子设备颇有影响。带静电很多的人甚至可以使某些灵敏、脆弱、小巧玲珑的电子器件因火花放电而被击穿，毁坏一部电子仪器。静电的最大危害是电火花，它能点燃某些易燃物质而引起爆炸。专门用来装汽油或柴油等液体燃料的卡车，在灌油、运输过程中，燃油与油罐摩擦、撞击而产生的静电如果没有被及时导走，积累到一定程度会产生电火花，引起爆炸。 防止静电危害的基本办法，是尽快把产生的静电导走，避免越积越多。具体措施则多种多样。油罐车靠一条拖在地上的铁链把静电导走。飞机机轮上通常装有搭地线，也有用导电橡胶做机轮轮胎的，着陆时它们可将机身的静电导入地下。在地毯中掺入导电纤维，消除静电的效果很好。在印染厂中保持适当的湿度，潮湿的空气可使静电荷很快消失。 学生观看 学生思考并回答 板书 板书 学生观察 板书 学生思考 学生回答 学生观看 学生回答 板书 板书 板书 板书 板书 学生观看 学生回答 板书 板书 板书 板书 学生观看 板书 板书 学生观看 板书 结合生活 此部分可以向学生展示一些相应的图片或视频
小 结 电势能 电势 电势差 1．电势能 电场中的电荷由于受到电场力的作用而具有的能量叫作电势能。 2．电势 电势差 放在电场中某一点的电荷所具有的电势能 Ep与电荷量q的比值叫作这一点的电势。 沿着电场线的方向，电势越来越低。 电场中任意两点的电势之差，叫作这两点的电势差。 UAB = VA－VB 3．匀强电场中电势差与电场强度的关系 在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向单位距离上的电势差。 回顾本节知识；体会思考方法；感受情感态度
随 堂 练 习 练习5-2 1．答 （1）B点电势高； （2）正电荷在B点电势能较大； （3）负电荷在A点电势能较大。 2．答 如果A板接地，M，N两点中，M点的电势高，是负值；如果B板接地，M点的电势高，是正值。 思考并回答
课 后 作 业 练习5-2 3．解 由匀强电场中电场强度和电势差的关系，得 独立完成

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