2022年人教版高中物理選修3-1 第一章 第4節(jié) 電勢(shì)能和電勢(shì) 教案1
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1、2022年人教版高中物理選修3-1 第一章 第4節(jié) 電勢(shì)能和電勢(shì) 教案1 三維目標(biāo) 知識(shí)與技能 1.理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢(shì)能的概念、電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功的關(guān)系; 2.理解電勢(shì)的概念,知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量; 3.明確電勢(shì)能、電勢(shì)、靜電力做功、電勢(shì)能的關(guān)系; 4.了解電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系; 5.了解等勢(shì)面的意義及與電場(chǎng)線的關(guān)系。 過程與方法 通過前面知識(shí)的結(jié)合,理解電勢(shì)能與靜電力做功的關(guān)系,從而更好的了解電勢(shì)能和電勢(shì)的概念。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 運(yùn)用物理原理和研究方法,解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題,增強(qiáng)科學(xué)價(jià)值觀。 教學(xué)重點(diǎn) 理解掌握電勢(shì)能、電勢(shì)、等
2、勢(shì)面的概念及意義。 教學(xué)難點(diǎn) 掌握電勢(shì)能與做功的關(guān)系,并能用此解決相關(guān)問題。 教學(xué)方法 類比法、講練法、推理歸納法。 教具準(zhǔn)備 投影儀、多媒體課件。 課時(shí)安排 2課時(shí) 教學(xué)過程 [新課導(dǎo)入] 問題:電場(chǎng)的兩個(gè)基本性質(zhì)是什么? 電場(chǎng)的兩個(gè)基本性質(zhì):電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用(電場(chǎng)的力的性質(zhì)),并使之具有能(電場(chǎng)的能的性質(zhì))。 我們已經(jīng)建立了電場(chǎng)強(qiáng)度的概念,知道它是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量。倘若把一個(gè)靜止的試探電荷放入電場(chǎng)中,它將在靜電力的作用下做加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后獲得一定的速度,試探電荷的動(dòng)能增加了。我們知道,這是靜電力做功的結(jié)果,而功又是能量變化的量度,那么,在
3、這一過程中,是什么能轉(zhuǎn)化成試探電荷的動(dòng)能呢?為此,我們首先要研究靜電力做功的特點(diǎn)和電場(chǎng)力做功與能量變化之間的關(guān)系。 前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場(chǎng)的力的性質(zhì)──用場(chǎng)強(qiáng)來描述,今天我們從電場(chǎng)力做功和能量的角度來研究電場(chǎng)的能的性質(zhì)。 [新課教學(xué)] 一、靜電力做功的特點(diǎn) 要考慮電場(chǎng)的能的性質(zhì),必涉及到電場(chǎng)力的做功。對(duì)它的討論可類比于重力場(chǎng)中的重力做功。 問題:重力做功有什么特點(diǎn)? 結(jié)論:重力做功與路徑無關(guān),僅跟物體的重力,物體移動(dòng)的兩位置的高度差有關(guān)。對(duì)同一物體,兩位置的高度差越大,重力做功就越多。只要兩位置確定,即高度差確定,移動(dòng)同一物體重力做功就相同。 問題:同樣為場(chǎng)力做功,電場(chǎng)力做功是否也具
4、有同樣的特點(diǎn)呢? A B E M q F θ 試探電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿幾條不同路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),我們計(jì)算這幾種情況下靜電力所做的功。 推導(dǎo):q在沿直線從A移往B的過程中,受到的靜電力F=qE,靜電力與位移AB的夾角為θ,靜電力對(duì)q所的功為 W=Fcosθ·|AB|=qE·|AM| q在沿折線AMB從A移往B的過程中,在線段AM上靜電力對(duì)q所的功W1=qE·|AM|。在線段MB上,由于移動(dòng)方向跟靜電力垂直,靜電力不做功,W2=0。在整個(gè)移動(dòng)過程中靜電力對(duì)q所的功W=W1+W2。所以 W=qE·|AM| A B E N 再使q沿任意曲線ANB從A
5、移往B。我們可以用無數(shù)組跟靜電力垂直和平行的折線來逼近曲線ANB。只要q的移動(dòng)方向與靜電力垂直,靜電力都不做功。只要q的移動(dòng)方向與靜電力平行,靜電力都做功,而這些與靜電力平行的短折線的長(zhǎng)度之和等于|AM|。因此,靜電力所做的功還是 W=qE·|AM| 可見,不論q經(jīng)由什么路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),靜電力做的功都是一樣的。因此,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān),但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。 這個(gè)結(jié)論躍然是從勻強(qiáng)電場(chǎng)中推導(dǎo)出來的,但是可以證明,對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng),也是適用的。 結(jié)論:在任何靜電場(chǎng)中,靜電力移動(dòng)電荷所做的功,只與起始位置和終止位置有關(guān),而與電荷經(jīng)過的路徑
6、無關(guān)。 二、電勢(shì)能 1.電勢(shì)能 在必修課本中我們學(xué)過,正是由于移動(dòng)物體時(shí)重力做的功與路徑無關(guān),同一物體在地面附近的同一位置才具有確定的重力勢(shì)能,從而也使重力勢(shì)能的概念具有實(shí)際意義。同樣地,由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做的功與移動(dòng)的路徑無關(guān),電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能。 由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做的功與移動(dòng)的路徑無關(guān),電荷在電場(chǎng)中具有勢(shì)能,這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能??捎肊P表示。 因?yàn)殡姾膳c電場(chǎng)間存在著相互作用,因而由電荷與電場(chǎng)間相對(duì)位置決定的能稱之為電勢(shì)能。 【思考與討論】 如果電荷沿不同路徑移動(dòng)時(shí)靜電力做的功不一樣,還能建立電勢(shì)能的概念嗎?為什么? 2.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 我們知道,重
7、力做多少功,重力勢(shì)能就減少多少;重力做多少負(fù)功,重力勢(shì)能增加多少。電勢(shì)能是指電荷在電場(chǎng)中具有的能,它的變化可通過電場(chǎng)力所做功的正負(fù)來判定。 (1)電場(chǎng)力做正功時(shí)電勢(shì)能減少 當(dāng)電場(chǎng)力對(duì)電荷做正時(shí),電勢(shì)能就減少。減少的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能或其它形式的能量。且電場(chǎng)力做了多少正功,電勢(shì)能就減少多少,就有多少電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。 (2)電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)電勢(shì)能增加 當(dāng)電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)時(shí),電勢(shì)能就增加。增加的電勢(shì)能是由其它形式的能量轉(zhuǎn)化的。且電場(chǎng)力做了多少負(fù)功,電勢(shì)能就增加多少,就有多少其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。 (3)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 功是能量轉(zhuǎn)化的量度。電場(chǎng)力做多少正功,電勢(shì)能就
8、減少多少。電場(chǎng)力做多少負(fù)功,電勢(shì)能就增加多少。由上面的分析可以得出結(jié)論: 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量,等于電勢(shì)能變化量的負(fù)值。 E A B 移動(dòng)方向 E A B 移動(dòng)方向 若用WAB表示電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)的過程中靜電力做的功,EPA和EPB分別表示電荷在A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)能,則 WAB=EPA-EPB=-ΔEP 電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做的功的數(shù)值相等。電勢(shì)能的增減可從物理意義上分析得出。 順著電場(chǎng)線方向移動(dòng)正電荷或逆著電場(chǎng)線方向移動(dòng)負(fù)電荷時(shí),電場(chǎng)力做正,電勢(shì)能減少;逆著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷或順著電場(chǎng)線移動(dòng)負(fù)電荷,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加。 3.電勢(shì)能的數(shù)值 (1)電
9、勢(shì)能的數(shù)值 通過以上分析可以看到,靜電力做的功只能決定電勢(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。只有先把電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能規(guī)定為零,才能確定電荷在電場(chǎng)中其他點(diǎn)的電勢(shì)能。例如,若規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為零,則電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能等于WAB。如果我們規(guī)定未位置的電勢(shì)能為零,則可得出電荷在初位置的電勢(shì)能與電荷從初位置移動(dòng)到零勢(shì)能位置處電場(chǎng)力所做功的數(shù)值相等。 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功。 (2)說明 ①通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零。 ②電勢(shì)能的相對(duì)性 電勢(shì)能的數(shù)值是相對(duì)的,只有當(dāng)
10、零電勢(shì)能位置確定后,電荷在電場(chǎng)中某個(gè)位置的電勢(shì)能才有確定的數(shù)值。 ③電勢(shì)能是系統(tǒng)所共有 電勢(shì)能跟其它勢(shì)能一樣,都屬于系統(tǒng)所共有。電勢(shì)能是相互作用的電荷與電場(chǎng)所共有。 ④電勢(shì)能是標(biāo)量,其正、負(fù)表示比零勢(shì)能高還是低。 ⑤在電場(chǎng)中同樣的兩個(gè)位置,沿同一方向移動(dòng)正電荷與移動(dòng)負(fù)電荷,電荷的電勢(shì)能的變化是相反的。 E A B E A B v v 物體在重力場(chǎng)或引力場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),重力或引力做的功,跟電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)靜電力做的功雖然相似,但還是有很大的差異。這是由于存在兩種電荷的緣故。在同電場(chǎng)中,同樣從A點(diǎn)到B點(diǎn),移動(dòng)正電荷與移動(dòng)負(fù)電荷,電荷的電勢(shì)能的變化是相反的。 【思考與討論】
11、 1.在只有電場(chǎng)力作用下,電勢(shì)能與動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化時(shí)有什么規(guī)律? 在只有電場(chǎng)力做功時(shí),電勢(shì)能與動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化,它們的總量保持不變。 2.以無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零,討論在正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中電勢(shì)能的正負(fù)?在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中電勢(shì)能的正負(fù)? 在正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正,負(fù)電荷在任一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù);在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù),負(fù)電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正。 3.如何比較電荷在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)電勢(shì)能的高低? 將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),根據(jù)電場(chǎng)力做功情況判斷,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能;反之
12、,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能。 三、電勢(shì) 我們通過靜電力的研究認(rèn)識(shí)了電場(chǎng)強(qiáng)度,現(xiàn)在要通過電勢(shì)能的研究來認(rèn)識(shí)另一個(gè)物理量──電勢(shì),它同樣是表征電場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量。 我們已經(jīng)熟悉了用比值定義物理量的方法,現(xiàn)在就來研究電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能與它的電荷量的比值,從這里入手研究電勢(shì)。 A l E O θ 有一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖所示,規(guī)定電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)能為零。A為電場(chǎng)中的任意一點(diǎn),電荷q在A點(diǎn)的電勢(shì)能EPA等于電荷q由A點(diǎn)移至O點(diǎn)的過程中靜電力做的功。由于 靜電力做功與路徑無關(guān),為方便起見,選擇直線路徑AO計(jì)算。設(shè)AO的長(zhǎng)度為l,則EPA
13、=qElcosθ??梢姡姾蓂在任一點(diǎn)A的電勢(shì)能EPA與q成正比。也就是說,處于A點(diǎn)的電荷,無論電荷量大小是多少,它的電勢(shì)能跟電荷量的比值都是相同的。對(duì)電場(chǎng)中的不同位置,由于l和θ可以不同,所以這個(gè)比值一般是不同的。 從以上分析可知,電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值,是由電場(chǎng)中這點(diǎn)的性質(zhì)決定的,跟試探電荷本身無關(guān)。這個(gè)結(jié)論雖然是從勻強(qiáng)電場(chǎng)得出的,但可以證明,對(duì)于其他電場(chǎng)同樣適用。 1.電勢(shì) 電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值,叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。 2.公式 如果用φ表示電勢(shì),用EP表示電荷的電勢(shì)能,則 (量度式) 令q=+1,則φ=EP+1=W+1→0,故電場(chǎng)
14、中某點(diǎn)的電勢(shì),等于單位正電荷由該點(diǎn)移到參考點(diǎn)(零電勢(shì)點(diǎn))時(shí)電場(chǎng)力所做的功。 由電勢(shì)的定義勢(shì)變形后,得電勢(shì)能的計(jì)算公式為:EP=qφ。 真空中點(diǎn)電荷電勢(shì)的計(jì)算公式為: φ=。 3.單位 在國(guó)際單位制中,電勢(shì)的單位是伏特,符號(hào)為V。 在電場(chǎng)中的某一點(diǎn),如果電荷量為1C的電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能是1J,這一點(diǎn)的電勢(shì)就是1V,即1V=1J/C。 4.電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向 電場(chǎng)中電勢(shì)的高低可以根據(jù)電場(chǎng)線的方向來判斷。 問題:電勢(shì)既然描述電場(chǎng)的性質(zhì),故不同點(diǎn)的電勢(shì)不同,有高低之分,如何判斷電勢(shì)高低呢? F v A B 分析:因電勢(shì)與單位正電荷的電勢(shì)能數(shù)值相同,故可通過設(shè)想移動(dòng)單位
15、正電荷時(shí)靜電力做功情況,判斷其電勢(shì)能的變化,從而可知電勢(shì)的變化。 沿著電場(chǎng)線的方向?qū)挝徽姾捎葾點(diǎn)移動(dòng)B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,故電勢(shì)降低。所以,電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向。 在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),有下面的四種典型情況: F v F v F v F v 沿著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷,電場(chǎng)力做正功;逆著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷,電場(chǎng)力做負(fù)功;沿著電場(chǎng)線移動(dòng)負(fù)電荷,電場(chǎng)力做負(fù)功;逆著電場(chǎng)線移動(dòng)負(fù)電荷,電場(chǎng)力做正功。 5.說明 (1)電勢(shì)的數(shù)值是相對(duì)的 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān),所心電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)的數(shù)值是相對(duì)的。只有零電勢(shì)點(diǎn)選取后,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)才有相
16、對(duì)確定的數(shù)值。 在物理學(xué)的理論研究中常取離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,在實(shí)際應(yīng)用中常取大地的電勢(shì)為零。 (2)電勢(shì)是標(biāo)量 電勢(shì)是標(biāo)量,只有大小,沒有方向。但可以有正、負(fù),電勢(shì)的正、負(fù)表示該點(diǎn)的電勢(shì)比零電勢(shì)高還是低。 (3)物理意義──電勢(shì)是描述電場(chǎng)中一點(diǎn)的能的性質(zhì)的物理量 問題:既然某點(diǎn)電勢(shì)與零勢(shì)點(diǎn)選取有關(guān),那么電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)是否是可以變化的? 分析:某位置的高度與零位置的選取有關(guān),但我們知道這僅是說這一高度的數(shù)值,而這一位置的高度是確定的,跟在此處是否放置物體等無關(guān)。類似地,某點(diǎn)電勢(shì)雖與零勢(shì)點(diǎn)選取有關(guān),但同樣也僅是說這一電勢(shì)的數(shù)值,而這一點(diǎn)的電勢(shì)是確定的,跟在此是否放置電荷等
17、無關(guān)。故電勢(shì)也是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量。 【思考與討論】 在上面關(guān)于電勢(shì)能和電勢(shì)的討論及插圖中,我們一直把試探電荷q當(dāng)做正電荷處理。請(qǐng)把q當(dāng)做負(fù)電荷,重復(fù)以上討論。其結(jié)論與上面的結(jié)果是否一致? 四、等勢(shì)面 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)等于單位正電荷從該點(diǎn)移到零電勢(shì)點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。電勢(shì)也由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定,電勢(shì)的值與零勢(shì)點(diǎn)選取有關(guān)。 電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不同,可形象而簡(jiǎn)便地用電場(chǎng)線進(jìn)行描述。同樣,能否用形象而簡(jiǎn)便的方法反映電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的分布情況呢? 因電勢(shì)是標(biāo)量,電勢(shì)之值只有大小,無方向之分,所以不需要用帶方向的曲線。在地圖上常用等高線表示地形的高低,與此相似,我們可以把電場(chǎng)中各個(gè)電勢(shì)相等的點(diǎn)連
18、起來,可能得到一個(gè)面。 1.等勢(shì)面 在電場(chǎng)中常用等勢(shì)面來形象描述電勢(shì)的高低。 電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面,叫做等勢(shì)面。 2.幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面 (1)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面,是以電荷為球心的一簇球面; 下圖是點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面及與等高線對(duì)比的示意圖。 (2)等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面,是兩簇對(duì)稱曲面; 下圖是等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面及與等高線對(duì)比的示意圖。 (3)等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面,也是兩簇對(duì)稱曲面; 下圖是等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面及與等高線對(duì)比的示意圖。 (4)勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面,是垂直于電場(chǎng)線的一簇平
19、面。 電場(chǎng)線 等勢(shì)面 3.等勢(shì)面的特點(diǎn) (1)同一等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等,在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功。電荷從一個(gè)等勢(shì)面上的任一點(diǎn)移到另一個(gè)等勢(shì)面上的任一點(diǎn),電勢(shì)能的變化量相同,電場(chǎng)力做的功相同。 同一等勢(shì)面上,任意一點(diǎn)的電勢(shì)都相同,電荷在等勢(shì)面上的電勢(shì)能相同,所以在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功。 注意:當(dāng)電荷由等勢(shì)面上的一點(diǎn)移到等勢(shì)面上的另一點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做的總功為0,但在這個(gè)過程中,電場(chǎng)力不一定始終不做功。 一個(gè)等勢(shì)面上的任意點(diǎn)到另一等勢(shì)面上的任一點(diǎn),電勢(shì)能的變化量也相同,所以電荷從一個(gè)等勢(shì)面上的任一點(diǎn)移到另一個(gè)等勢(shì)面上的任一點(diǎn),電場(chǎng)力做的功都
20、相同。 (2)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面一定垂直,并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。 若等勢(shì)面與電場(chǎng)線不垂直,場(chǎng)強(qiáng)將有沿等勢(shì)面的分量,電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力就會(huì)做功,與前面的結(jié)論矛盾。所以,等勢(shì)面一定處處和電場(chǎng)線不垂直。又沿電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)是逐漸降低的,所以,電場(chǎng)線總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面。 實(shí)際中測(cè)量電勢(shì)比測(cè)定場(chǎng)強(qiáng)容易,所以常用等勢(shì)面研究電場(chǎng)。先測(cè)繪等勢(shì)面的形狀和分布,再根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面相互垂直,繪出電場(chǎng)線的分布,就可以知道電場(chǎng)的情況了。設(shè)計(jì)電子儀器(如示波管、電子顯微鏡等)中電極的形狀、大小和相互位置時(shí),都需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)繪出等勢(shì)面的形狀和分布,推知電極所產(chǎn)生的電
21、場(chǎng)的情況,以便確定符合實(shí)際要求的設(shè)計(jì)方案。 (3)在相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)的差值相同的情況下,等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng)大,等勢(shì)面疏處場(chǎng)強(qiáng)小。 場(chǎng)強(qiáng)大的地方,沿場(chǎng)強(qiáng)方向單位長(zhǎng)度上電勢(shì)的差值較大,所以,在相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差值相同的情況下,等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng)大,等勢(shì)面疏處場(chǎng)強(qiáng)小。 (4)不同電勢(shì)的等勢(shì)面在空間不能相交,也不相切。同一電勢(shì)的等勢(shì)面一般也不相交。 兩個(gè)不同電勢(shì)的等勢(shì)面若相交,則交點(diǎn)處有兩個(gè)電勢(shì),這與電勢(shì)是描述電場(chǎng)的性質(zhì),同一點(diǎn)只有惟一確定的電勢(shì)相矛盾。所以,兩個(gè)不同電勢(shì)的等勢(shì)面不能相交。 同一電勢(shì)的等勢(shì)面若相交,交點(diǎn)處將會(huì)有兩個(gè)垂線,即交點(diǎn)處將出現(xiàn)兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)的方向,這與電場(chǎng)中同一點(diǎn)只有惟一確定的場(chǎng)強(qiáng)矢量相矛盾。所以同一電勢(shì)的等勢(shì)面一般也不相交(場(chǎng)強(qiáng)等于零的點(diǎn)除外)。 [小結(jié)] 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了靜電力做功的特點(diǎn),通過靜電力做功研究了電場(chǎng)的能的性質(zhì)。 重點(diǎn)學(xué)習(xí)了電勢(shì)能和電勢(shì)的概念,兩者的決定因素和特點(diǎn),知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)本身性質(zhì)的重要物理量,并用等勢(shì)面形象直觀地描述電場(chǎng)的分布,了解了等勢(shì)面的特點(diǎn)。 [布置作業(yè)] 教材經(jīng)19頁“問題與練習(xí)”。
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