《靜電場中的能量》一、知識(shí)的梳理與整合靜電場中的能量10.1電勢能和電勢10.2電勢差10.3電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系10.4電容器的電容10.5帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)靜電力靜電力的功電勢能電場強(qiáng)度電勢差電勢電場電荷二、核心素養(yǎng)的體現(xiàn)1物理觀念2科學(xué)思維3科學(xué)探究4科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

章首語：古代，人們用弩來加速箭，箭的速度能達(dá)到102m/s數(shù)量級；后來人們又在槍膛中用火藥加速子彈，子彈的速度能達(dá)到103m/s數(shù)量級；而現(xiàn)代人們需要用高速的微觀粒子轟擊另一微觀粒子，來進(jìn)行科學(xué)研究，其速度的數(shù)量級達(dá)到107m/s，那是怎樣加速的呢？1.物理觀念——能量觀念直線粒子加速器1.物理觀念——能量觀念直線粒子加速器示意圖A、B板之間存在靜電場1.物理觀念——能量觀念帶電粒子q受到靜電力F粒子q加速運(yùn)動(dòng)其速度的數(shù)量級達(dá)到107m/s靜電力做正功動(dòng)能定理：粒子的動(dòng)能增加運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念能量觀念1.物理觀念——能量觀念

根據(jù)能量守恒定律，粒子動(dòng)能增加了，意味著另外一種形式的能量減少了，并且這種形式的能量的減少量也等于WAB。這種能量就是我們本章研究的電勢能這是一種什么形式的能量呢？1.物理觀念——能量觀念分析帶電粒子加速的問題，常常有兩種思路：一種是利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式來分析；另一種是利用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理來分析。1.物理觀念——能量觀念電勢能電勢試探電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能與其電荷量之比跟試探電荷無關(guān)2.科學(xué)思維——兩個(gè)物理量之比定義新物理量實(shí)驗(yàn)探究電容

一個(gè)電容器兩極板間的電勢差U與電荷量Q成正比對于不同的電容器，這個(gè)比值一般是不同的2.科學(xué)思維——兩個(gè)物理量之比定義新物理量判斷正誤根據(jù)，電勢與電勢能成正比。

電勢只與電場本身有關(guān)電容只與電容器本身有關(guān)2.科學(xué)思維——類比和“重力做功與重力勢能變化的關(guān)系”類比，靜電力做功與電勢能變化有怎樣的關(guān)系？靜電力做功與路徑無關(guān)，是由始、末位置決定的重力做功與路徑無關(guān)，

是由始、末位置決定的

試探電荷在電場中某點(diǎn)所受的靜電力與其電荷量之比跟試探電荷無關(guān)。

試探電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能與其電荷量之比跟試探電荷無關(guān)。

和定義電場強(qiáng)度的方式類比，如何定義電勢？電場強(qiáng)度電勢2.科學(xué)思維——類比2.科學(xué)思維——反證法兩等勢面可以相交嗎？又如何證明呢？假設(shè)兩等勢面相交交點(diǎn)會(huì)同時(shí)具有兩個(gè)電勢值還有什么命題的證明用過反證法？3.科學(xué)探究——證據(jù)探究：兩極板間電勢差跟所帶電荷量的關(guān)系QU

同一電容器的是不變的4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任觀察電容器的充、放電現(xiàn)象開關(guān)先后接1和2，會(huì)看到什么現(xiàn)象？三、應(yīng)用和體會(huì)例1．如圖所示，兩平行金屬板相距為d，電勢差為U，一個(gè)電子從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回。已知OA相距為h，電子質(zhì)量為m，電子的電荷量為e，試計(jì)算此電子在O點(diǎn)射出時(shí)的速度。兩種思路分析問題靈活應(yīng)用物理量間關(guān)系

電勢差電場強(qiáng)度

靜電力

方法1：利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式根據(jù)牛頓第二定律，電子的加速度電子從O運(yùn)動(dòng)到A作勻減速直線運(yùn)動(dòng)所以電子在O點(diǎn)射出時(shí)的速度

電勢差電場強(qiáng)度

方法2：利用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理電子由O運(yùn)動(dòng)到A靜電力做功速度減小，由動(dòng)能定理得所以電子在O點(diǎn)射出時(shí)的速度當(dāng)問題只涉及位移、速率等動(dòng)能定理公式中的物理量或非勻強(qiáng)電場情景時(shí)，適合運(yùn)用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理思路分析。當(dāng)解決的問題屬于勻強(qiáng)電場且涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等描述運(yùn)動(dòng)過程的物理量時(shí)，適合運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式思路分析；總結(jié)一下總結(jié)一下勻強(qiáng)電場只涉及位移、速率不涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間兩種思路分析都可以選擇靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理分析例2．如圖表示某電場等勢面的分布情況。（1）如果把電子從b等勢面移動(dòng)到e等勢面，靜電力做功是多少？（2）在電場中的A、B兩點(diǎn)放置電荷量相等的試探電荷，試比較它們所受靜電力的大小和電勢能的大小。靈活應(yīng)用物理量間關(guān)系靜電力的功電勢差（1）電勢

（2）電場線較密的地方等勢線也較密所以電荷量相等的試探電荷在A點(diǎn)所受電場力大于在B點(diǎn)所受電場力。A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的大靜電力