第四单元电场与磁场分层导学案.doc

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中职物理学生自主分层学习

导

学

案

第四单元 电场与磁场（上)

江苏省如东职业高级中学
中职物理动态分层教学有效化研究课题组
2012——2013学年度第 一 学期
课前任务自主学习任务单
第1节《电场 电场强度》课前自主学习任务单
基础层次(A层次）
一、学习目标
1、了解电荷及其相互作用。
2、知道电场的概念
3、掌握电场强度的定义及公式,并会进行简单的计算。
4、了解电场线及电场线的特点，能用电场线描述电场。
5、了解匀强电场的概念、模型及其电场线的特点。
二、学习过程：
任务1:电荷及其相互作用
1、在初中我们已经学过，经过摩擦的物体，如塑料笔杆、玻璃棒等，能够吸引轻小物体，我们就说这些摩擦过的物体带了电荷。
带电的基本粒子称为电荷.
2、电荷有两种，分别为__________和__________。
3、同种电荷相互________，异种电荷相互__________。
4、电荷的多少叫做_________,常用______和______表示。其单位是_______.通常正电荷用_____表示，负电荷用______表示。
5、自然界中存在的最小电荷是_____和______所带的电荷。我们把这个最小的电荷叫做__________，用e表示：e=_____________C。即质子的带电量为，电子的带电量为。
任务2： 电场
1、存在于电荷周围的看不见、摸不着的特殊物质称为___________。
2、只要有电荷存在周围就存在________。
3、电场的基本性质是:对处于其中的电荷有电场力的作用.
4、电荷间的相互作用是通过电场来实施的.因此，电荷与电荷之间的静电力（库仑力）又称为电场力。
如图所示，某空间存在A、B两个电荷。
由于A电荷的存在，在它周围就一定存在电场，B电荷因为处于A电荷所产生的电场中，必受到电场力F1的作用;由于B电荷的存在，在它的周围就一定存在电场,A电荷因为处于B电荷所产生的电场中，必受到电场力F2的作用.
这样两个电荷不需要接触就能发生了力的作用。
注意:这两个力大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力。
任务3： 电场强度
1、电场的强弱
通过刚才电场的学习我们知道：由于电荷Q的存在，周围必产生电场，处于它的电场中的q必受到电场力的作用。
通过库仑定律我们知道,如果q离Q越近，受到的电场力越大，越远受到的电场力越小。
说明，Q电荷在离自己近的地方电场较强，离自己较远的地方形成的电场较弱.
也就是说，在电场的不同的地方，电场有强弱之分。
▲既然电场有强弱之分，我们怎样描述电场的强弱呢?
2、检验电荷
（我们知道任何物体都是有温度的，但要知道温度的高低，光靠看是看不来的，但我们可以借助温度计来知道）
（同样）电场是看不见、摸不着的，不可能通过人体的感官来判断它的强弱。但我们可以通过处于其中的电荷受力情况来判断.
为了检测电场的强弱,我们常向其中引入一个很小的电荷来感测电场，这个电荷称为检验电荷.
3、电场强度
放入电场中某一点的电荷__________________ 跟它的________________的比值叫做电场强度。用字母____表示。其公式为__________________。单位是________。
电场强度是矢量。物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟____电荷在该点所受的电场力的方向相同。
重点注意：
（1)电场强度的定义是一种比值定义法，凡比值定义法所定义的物理量与后面的量无关，后面的量只是用来计算大小，而不起决定作用.
（2）电场中任一点电场强度E的大小和方向都是由电场本身的性质决定的，与该点有无检验电荷或者放入的检验电荷q的大小和正负无关。
(类比：一碗水，放入温度计知道它是70℃,不放温度计它同样是70℃，水的温度不是由温度计决定的.同样，电场中的某点,它的电场强度是一定的,它是由电场本身的性质决定的,与放不放检验电荷无关，放检验电荷就跟放温度计一样，让我们知道它的电场强度的大小和方向.)
例题:课本P119例题
任务4： 电场线
在初中我们讲过磁场，也讲过磁感线。现在我想请同学们思考一个问题：为什么要在磁场中画磁感应线？
——因为磁场是看不见、摸不着的，但又是客观存在的，而且有强弱和方向。画上磁感应线就能很形象描述磁场的强弱和方向。
再来思考一个问题：磁感应线是怎样描述磁场的强弱和方向的？
1、磁感应线上任一点的磁场方向就是磁感应线在该点与箭头一致的切线方向；
2、磁感应线密的地方磁场强，磁感应线疏的地方磁场弱。
如图所示，通过磁感应线我们可以知道磁场中A、B两点的磁场方向(该点所在的磁感线与箭头一致的切线方向）,并能知道A点的磁场比B点磁场强（因为A点的磁感线比B点密）

既然磁场中可以用磁感应线来描述磁场的强弱和方向，我们很容易联想到在电场中也可以用一系列的曲线来描述电场的强弱和方向，这些曲线就是我们下面所要学习的电场线.

1、电场线的定义
为了描述电场的强弱和方向，我们可以在电场中画出一系列带箭头的曲线，使这些曲线上每一点处跟箭头指向一致的切线方向, 都和该点的电场强度方向相同。这些曲线叫做电场线。
（注意，电场是客观存在的,但电场线不是客观存在的）

2、几种典型的电场线
负点电荷形成的电场线
+
正点电荷形成的电场线

等量同种电荷形成的电场线

等量异种电荷形成的电场线

3、电场线的特点：
根据概念和上面所讲的电场分布，我们总结一下电场线的特点：
（1）电场线始于正电荷（或无限远处），终止于负电荷（或无限远处），
（2）不闭合，不相交；
(3）电场强度大的地方电场线密；电场强度小的地方电场线疏。
思考题：电场线是怎样描述电场的强弱和方向的？
任务5： 匀强电场
1、概念：(P119）
在电场某一区域里，如果各点的电场强度大小和方向都相同，这个区域的电场就叫做匀强电场.

思考：一个正电荷或一个负电荷形成的电场是不是匀强电场？为什么?
（没有任何两点的大小和方向完全相同）
那么什么样的电场才是匀强电场呢？
2、模型 (P119）
两块面积相等、互相正对、彼此平行而又靠近的金属板，分别带上等量的异种电荷,就会在两板之间形成匀强电场.（两板边缘附近除外）
3、匀强电场的电场线的画法
(1）疏密均匀(因为大小相等）
(2）互相平行、方向一致（因为方向相同）
三、检测反馈
1、A为已知电场中的一固定点,在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F,A点的场强为E，则 ［ ]
A、若在A点换上－q,A点场强方向发生变化
B、若在A点换上电量为2q的电荷，A点的场强将变为2E
C、若在A点移去电荷q，A点的场强变为零
D、A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关
2、电荷量为的电荷，在电场中某点所受的电场力是，求该点的电场强度大小.

3、比较下列各图中A、B两点的电场强度的大小。

应用层次(B层次）
一、学习目标 (在A层次的基础上增加）
1、理解电场的概念
二、学习过程：
任务1： 理解电场的概念
1、电场概念的建立
前面我们已经学过力的概念——力是物体间的相互作用。
有些力必须通过接触才能产生——弹力、摩擦力
有些力不需要通过接触就能产生—-重力、磁场力、电荷间的力
对于第二种情况,我们很难理解这些力是怎样产生的。
在我们的经验中，两个不接触的物体必须借助于第三个物体才能实施力的作用，比如：
手要对讲台发生力的作用,可以采用两种方法：（1）手直接跟讲台接触，（2）手里拿一块三角板，用三角板对讲台发生力的作用
在第二种情况中，手虽然没有跟讲台接触，但是它通过三角板这个中介物质使手与讲台之间的作用得以发生.
由此,我们可以猜想一下，两个不需要接触的物体间之所以能发生力的作用，是不是中间也存在着一种“看不见但又客观存在”的中介物质呢？
▲现代科学研究表明：这些不需要接触的物体之间产生的力，实际上也是通过“看不见摸不着”的第三者来实施的。
这种物质就叫做场。
如地球周围存在重力场，磁铁周围存在磁场。
★同样地，存在于电荷周围的特殊物质称为电场。
2、电场的客观性的理解
强调“客观性”，不是我们看不到、听不到、摸不到的就是不存在的。
空气是看不见、摸不着的，但没有人否定它的存在.
——因为没有空气，人就活不了,现在人活着,证明它的存在。
风，我们看不见、摸不着，但它是客观存在的。
——因为我们可以通过它吹在物体上引起的振动的声音,确定它的存在。
紫外线、超声波、次声波、无线电波等都是看不见、摸不着的,但它们无一不是客观存在的.
▲同样，尽管电场我们看不见、摸不着，但它也是客观存在的。
三、检测反馈
1、下列关于电场强度的叙述正确的是 [ ］
A．电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力
B．电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比
C．电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向
D．电场中某点的场强与该点有无检验电荷无关
2、关于电场线的说法，正确的是 ［ ］
A．电场线的方向，就是电荷受力的方向
B．正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动
C．电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大
D．静电场的电场线不可能是闭合的
3．电场强度的定义式为E＝F／q ［ ]
A．该定义式只适用于点电荷产生的电场
B．F是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷电量
C．场强的方向与F的方向相同
D．由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比
4、如图所示为某电场中的三条电场线，已知将负电荷放于A点时的受力方向向左，在图中画出各电场线的方向，并比较A、B两点的电场强度的大小.

拓展层次（C层次）
一、学习目标 （在A、B两层次的基础上增加)
1、了解点电荷的概念，知道点电荷是理想化的实体模型。
2、掌握真空中的库仑定律。
3、了解点电荷的电场强度。
二、学习过程：
任务1：点电荷
根据生活经验，我们不难得出：两个带电体之间的相互作用力，首先与带电体所带电量的多少有关，带电越多，作用力越大；其次还与它们之间的距离有关，距离越大作用力越小。
除此之外，还与带电体的大小和几何形状有关。因为如图所示，导体上的静电荷总是分布在外表面上，而且一般来说分布是不均匀的，导体尖端的电荷特别密集.这样计算两带电体之间电荷间的平均距离就相当困难。
▲但如果两带电体之间的距离远远大小带电体本身的大小，带电体的大小和几何形状对相互作用力的影响就可以忽略不计,我们就可以把带电体看成一个点来处理，问题就变得简单多了.
★当带电体的大小远远小于它与其他带电体的距离时,其形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计，为了研究问题方便,人们就把这种情况下的带电体抽象为一个带电的几何点——点电荷。
把带电体看作点电荷的条件是：带电体之间的距离远远大小带电体本身的大小.一般来说，距离是带电体本身大小的10倍以上就可以把带电体看作点电荷来处理。
任务2：真空中的库仑定律
1、两个电荷之间存在相互的作用力,作用力的大小可以通过库仑定律来计算。
在真空中，两个点电荷之间的相互作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。这个规律叫做真空中的库仑定律。
其公式是：
式中：
F为两个电荷之间的相互作用力,单位为N。该作用力是库仑首先发现的，因此两个电荷之间的相互作用的静电力又称为“库仑力”。
Q1、Q2分别为两个点电荷所带的电量，单位为C。
r为两点电荷之间的距离。
K为静电力常量,
2、使用库仑定律及其公式时应注意以下几个问题：
（1）两个带电体要符合看作点电荷的条件。
（2)此公式只适用于真空或空气用，其它情况下不适用。
（3）计算代入时Q无须带正负号，其方向可根据“同性相斥，异性相吸”来判断。
(4）两个电荷带电量可能不等，但每个电荷所受到的力的大小是相等的,因为它们是一对作用力与反作用力。
（5）此公式与万有引力公式有惊人的相似之处，注意对比理解.
例题：在真空中有两个相距0.3m的点电荷,它们的电荷量。求电荷之间的静电力.如果两电荷之间的距离增大到原来的2倍,它们之间的静电力又是多大？
解:由真空中的库仑定律得

由于两电荷是异种电荷，所以，它们之间的静电力是引力，方向沿两点电荷的连线，互指对方。
因为F与成反比，所以当时

任务3：点电荷的电场强度
1、“场源电荷”与“检验电荷"的概念
所谓“场源电荷”就是形成电场的电荷。换句话说,为什么存在电场？是因为场源电荷的存在而产生的.
所谓“检验电荷"就是用来检验场源电荷所产生的电场中某一点的电场强弱和方向的。
如图所示,Q是场源电荷，在周围形成电场，q是检验电荷，是用来检测它所在的点的电场强度的强弱与方向的。
2、点电荷电场强度的公式
由库仑定律得
所以
即在点电荷Q形成的电场中，某点的电场强度
通过此公式，我们可以得出如下结论:
（1）电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量有关，其它条件相同的情况下,场源电荷所带的电荷量越大，电场强度越强；
(2）电场中某点的电场强度还与该点在电场中的位置有关,该点离点电荷越近电场强度越大。
（3）进一步证明，电场中某点的电场强度与检验电荷无关。
3、点电荷电场强度的方向
如果场源电荷为正电荷，假如在电场中A点放入带正电的检验电荷,根据“同种电荷相斥”的原理，其受力方向必在Q、A的连线上，且背离Q（即向外）。根据电场强度的方向的规定（电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同)可知:A点的电场强度的方向为：沿着Q、A连线并背离Q(向外）。
同样的道理：如果场源电荷为负电荷，其电场中某点A的电场强度方向为：沿着Q、A连线并指向Q（向内）.
三、检测反馈
1、两个点电荷甲和乙同处于真空中，
（1)甲的电荷量是乙的电荷量的4倍，则甲对乙的作用力是乙对甲的作用力的_____倍；
(2）若把每个电荷所带的电荷量都增加为原来的2倍,那么它们之间的相互作用力变为原来的_______倍；
（3）若保持电荷量不变，而将距离增为原来的4倍,那么它们之间的作用力变为原来的___倍；
（4）若保持其中一个电荷的电荷量不变，而另一个的电荷量增为原来的4倍，为使其相互作用力不变，则它们之间的距离将变为原来的_______倍。
（5）把每个电荷的电荷量都增为原来的4倍，那么它们之间的距离必须变为原来的_____倍，才能使其之间的作用力保持不变。
2、在真空中有一点电荷，所带电荷量是，求离它10cm的A点的电场强度.如果在A点放一个电荷量为的点电荷，求这个点电荷受到的电场力的大小和方向.
3、有位同学认为,当带正电的粒子只受电场力作用时，则其运动轨迹跟电场线重合，这种认识对不对？为什么？

第2节《电势能、电势、电势差》课前自主学习任务单
基础层次（A层次）
一、学习目标
1、了解电势能的概念
2、掌握电场力做功与电势能的变化关系，会比较同一电荷在电场中不同点的电势能的大小。
3、理解电势能的相对性。
4、掌握电势的定义、相对性，会判断电场中两点电势的高低。
5、理解电势差的概念.
6、掌握并会应用匀强电场中电势差与电场强度的关系的公式。
二、学习过程:
任务1：电势能
前面我们曾经学过“能”的概念。
如果一个物体能够对外做功，我们就说该物体具有能。
比如：1、静止的子弹不能对外做功，没有能；而高速运行的子弹能够克服人体肌肉的阻力做功穿入人体,我们说它具有能--动能

2、直接把锤放在木桩上，锤不能对木桩做功，没有能；但是把锤提高到一定的高度再放下,锤就能对木桩做功，说明提起的锤具有能——重力势能。
请看右图:将带正电q的小球用丝线悬挂在空中。
▲如果没有电荷Q的存在,q只能处在B的位置静止不动，不能对外做功，没有能。
▲现在把Q移近q，即q处于Q形成的电场中,q在Q的电场力的作用下将会从B位置移动A位置,即q克服重力做了功。
表明,处于电场中的q具有做功的能力，即具有某种能。
我们把电场中的电荷由于受到_______的作用而具有的能量叫做________。用字母___表示。

电势能和重力势能是一个同一性质的能，因此和重力势能一样，只有大小，没有方向，是标量,但可以有正负.其单位也是J。
任务2：电场力做功与电势能的变化关系
前面我们讲过，重力做正功，重力势能必然减小。同样道理，如果电场力做正功，电势能也必然减小。根据这一点,我们可以比较电荷在电场中不同位置时电势能的大小。
如图所示,试比较点电荷在电场中A、B两点电势能的大小.

如果电荷带正电：
电荷的受力方向跟电场的方向相同，即由A到B，电荷在从A到B的移动过程中，位移的方向与电场力的方向相同,电场力做正功，电势能减小,所以。
如果电荷带负电：
电荷的受力方向跟电场的方向相反，即由B到A，电荷在从A到B的移动过程中,位移的方向与电场力的方向相反，电场力做负功,电势能增大，所以。
任务3： 电势能的相对性
前面我们讲过重力势能具有相对性，只有先选定零势能面，才能确定物体重力势能的具体大小。
同样道理，电势能也具有相对性,只有选定了电荷在某一位置的电势能为零时，电荷在其它位置的电势能才有确定的值。
★理论计算中，规定电荷在无穷远处的电势能为零.
（因为无穷远处的电场很弱，电场强度几乎为零，也就没有电势能)
例题：
请说出下列电荷q在Q形成的电场中，电势能的正负。

答：把q由现在所在的点向无穷远处移动过程中，电场力做正功(电场力的方向和位移的方向相同,故电场力做正功）,根据电场力做功与电势能的变化关系可知，电场力做正功，电势能减小，减小到终点时为零(因为规定电荷在无穷远处的电势能为零)，故电荷在电场中的电势能一定大于零。即q在Q形成的电场中，电势能总是大于零
任务4： 电势
1、电势的定义：
把放在电场中某一点的电荷所具有的____________与___________的比值叫做这一点的电势。电势一般用符号_______来表示.其公式为_______________。电势是_____量，只有大小,没有方向，其单位是_______.
例如:
如图所示,将的点电荷放在电场中的A点,其电势能为。求：
（1）A点的电势;
（2）点电荷q在B点的电势能；
（3）比较q在A、B两点电势能的大小；
（4）将q换成，再分别求出在A、B两点的电势能，并比较大小。
解（1）
（2）由得
（3)
(4）

通过上面的例题我们可以得出这样的结论：
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.
对于一个负电荷来说，情况正好相反，在电势高处，电势能小；在电势低处，电势能反而大。
（我们可以这样理解：，若q为正，不等式两边同乘以一个正数，不等号方向不变，即；若q为负，不等式两边同乘以一个负数，不等号的方向改变，即）
★注意:是比值定义法，V的大小与EP和q无关，是电场本身的性质决定的。
（类比:地球周围某一点的高度h，可以通过公式求得,但h跟和G都无关，放不放物体，这一点的高度都是客观存在的。只是在该点放了物体，物体就有重力势能，放的物体质量越大，物体在该点的重力势能越大，但它的高度保持不变，它是地球重力场本身的性质决定的.）
2、电势的相对性
电场中的电势相当于重力场中的高度，高度具有相对性，所以电势也具有相对性。选不同的地方为零电势点,各点的电势数值是不相同的.
比如，如下图所示,假如选择D点为零电势点，。

如果选C点为零电势点，则
▲理论上讲，零电势点的选取可以是任意的。
但在实践中，常选取大地或仪器的公共地线的电势为零电势点。即我们所说的零线和地线的电势都是零。
比如，发电机

在同一问题中，零电势点和零电势能的选取必须一致。
3、沿着电场线方向电势越来越低.
（就相当于在重力场中，沿着重力线方向高度越来越低一样。)
例：试判断下图中电场中的A、B、C三点的电势高低。

答：因为沿着电场线方向电势越来越低，所以
任务5： 电势差
1、定义
如图所示,A点离地面高10米，B点离地面高8米，问A、B两点的高度差是多少？
（△h=hA-hB=10米—8米=2米)
△h称为A、B两点的高度差。
同样,在A点的电势为VA，B点的电势为VB,则A、B两点火的电势差为：VA－VB
我们把电场中任意两点的__________,叫做这两点的电势差。用符号_______表示。
其公式为_______________（注意:起点—终点）
2、单位：
A、B两点的高度用米表示，其高度差也是米.
同样地，电势的单位是V(伏)，电势差的单位也是V（伏)
3、电势差与所选的零电势的位置无关，是绝对的
（还是以高度差进行类比)
4、电势差就是我们常说的电压
例如:电灯的电压为220V，其零线接地，它的电势为零，问火线的电势是多少？
任务6： 匀强电场中电势差与电场强度的关系
在匀强电场中，沿电场强度方向的两点间的电势差等于_________与这两点的_______的乘积。
（见书P122图5－7）
其公式为,
也可改写为
改写后公式的物理意义是：在匀场电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向单位长度上的电势差。
★★重点强调：
（1）上面两个公式只适用于匀强电场，对非匀强电场不适用。
（2）公式中的d是电场中任意两点沿电场线方向的距离，而不是电场中任意两点间的距离。

像高度差，不是两点间的距离，而是两点间沿竖直方向的距离。
（3）关于电场强度E的单位
由公式可知，E的单位为N/C。
由公式可知,E的单位是V/m。
这两个单位是等效的.
证明:由U＝W/q知,1V＝1J/C
所以1V/m=
例题：P122例题
三、检测反馈
1、比较下列电场中，电荷在A点和B点电势能的大小

2、试判断下列三种情况下电荷在电场中电势能的正负.

3、电荷的电荷量为q＝2。0×10-6C，在电场中某点所具有的电势能为3。2×10-4J,则该点的电势为__________V.
4、电场力做正功,电势能________________,电场力做功与电势能的变化关系的公式是______________________.
P
Q
5、沿着电场线的方向,电势越来越 _______________.
6、如图所示的电场中有P、Q两点，则可知 （ ）
A．P点的电场强度强；
B．Q点的电势高；
C．正电荷从P点移到Q点电场力做正功；
D．正电荷在Q点的电势能大。
7、电势具有相对性，但两点间的电势差却是绝对的。 （ )
8、电荷在电势高的地方电势能一定大。 （ ）
9、电场强度强的地方电势一定高。 （ ）
10、如下图所示

则_______V,_______V，_______V，_______V，_______V,_______V。
A
B
+
+
11、如图所示，两平行金属板平行放置，距离为 2。0 cm,用电压为30 V 的电池组使它们带电，求两板间匀强电场的大小和方向.

应用层次（B层次）
一、学习目标 （在A层次的基础上增加）
1、进一步理解电势能.
2、掌握和理解电场力做功与电势能变化的数量关系。
3、了解电场力做功与电势差的变化关系。
二、学习过程:
任务1：理解电势能。
地球和地球附近的空间中的物体，由这两个物体构成一个系统。
物体
地球
这两个物体间存在着相互的引力作用。
假如地球不动，如果不受其它外力作用的话，在重力作用下，物体的速度将会越来越快，即动能越来越大。
根据能量守恒定律，说明物体在原来的位置上必具有某种能，现在我们知道，这种能是重力势能.
很显然，重力势能是由于重力引起的，其大小与两个物体的相对位置有关。
（再分析一下弹性势能、分子势能）
▲推而广之:
凡是两个物体间存在着引力、斥力或弹力等相互作用时,由物体间本对位置必然决定一种能，这种能都叫做势能。

★现在我们看,电荷与电荷之间也存在作用力
因此，由它们的相对位置也必然决定一种势能，这种势能就是电势能。
任务2： 电场力做功与电势能变化的数量关系
1、分析重力做功与重力势能变化的数量关系
（1）实例分析

如图所示，
物体下降时，重力做正功
文字描述:物体下降，重力做正功，重力势能减少,重力势能的减少量就等于重力所做的功。
物体上升时，重力做负功，物体克服重力所做的功。等式右边为重力势能的增加量.
文字描述:物体上升，重力做负功，重力势能增加，重力势能的增加量就等于物体克服重力所做的功。
▲不管上升还是下降,都可以用统一公式计算重力所做的功
当物体下降时，表示重力所正功；
当物体上升的时，表示重力所负功.
（2）理论分析
重力做正功的过程，是将重力势能转化为动能的过程,根据“功是能量转化的量度"可知,重力所做的功就等于动能的增加量，也等于势能的减少量。
重力做负功的过程，是将动能转化为重力势能的过程，根据“功是能量转化的量度”可知，物体克服重力所做的功就等于动能的减少量，也等于势能的增大量。
▲使用公式时应特别注意：起点减终点。

2、电场力做功与电势能变化的数量关系
类比重力做功，我们不难得出,电场力做功的过程，是将电势能转化为动能的过程,同样存在的关系式。
文字描述：
电场力做正功,电势能减少，电势能的减少量就等于电场力所做的功；
电场力做负功,电势能增加，电势能的增加量就等于电荷克服电场力所做的功。
任务3： 电场力做功与电势差的变化关系
1、关系的推导

由得:
前面我们讲过,
所以有

▲此式表明：电荷从电场中的一点移到另一点时,电场力做功等于电荷的带电量与这两点间电势差的乘积。(类比：重力所做的功,等于重力跟高度差的乘积）
2、电场力所做的功，只与电势差有关,而与路径和受力情况无关
还是拿重力做功类比

不管是什么路径、物体做什么运动，只要高度差相同，重力所做的功都相同.
▲同理，在电场中，不管电荷怎样运动，电场力所做的功只与两点间的电势差有关，与路径和受力情况无关。
三、检测反馈
1、如图所示，在匀强电场中，沿电场线方向有A、B两点,匀强电场的电场强度，A、B之间的距离为10cm。
(1）当带电量为的点电荷从A点移到B点，电荷在电场中受到的电场力的大小为___________N，方向为_______________。电荷在从A点移到B点的过程中，电场力做_____(填“正功”或“负功”），做功的大小为______J，电势能是______（填“增大”或“减少”），电势能的变化量为________________________(填“增大”或“减少”了多少J）。
（2）当带电量为的点电荷从B点移到A点,电荷在电场中受到的电场力的大小为___________N，方向为_______________.电荷在从A点移到B点的过程中，电场力做_____(填“正功”或“负功"），做功的大小为______J，电势能是______（填“增大”或“减少”）,电势能的变化量为________________________（填“增大”或“减少”了多少J）。
（3）当带电量为的点电荷从A点移到B点，电荷在电场中受到的电场力的大小为___________N，方向为_______________。电荷在从A点移到B点的过程中,电场力做_____（填“正功”或“负功”),做功的大小为______J，电势能是______（填“增大”或“减少”）,电势能的变化量为________________________（填“增大”或“减少”了多少J）.
2、一电荷在电场中A点的电势能为10J,在B点的电势能为20J,则从A点移到B点电场力做了__________J的功。
Q
+
A
B
3、如图表示一个正电荷的电场.已知A、B 间的电势差是 200 V,把一电荷量为–6×10–8 C的检验电荷从 A 点移到 B 点, 电场力做了多少功? 电势能是增加还是减少？

4、A点的电势为320V，B点的电势为0V，将电荷量q＝-2.0×10-6C的点电荷从A点移到B点，电场力做________功(填“正”或“负”），做功的大小为__________J,电势能将_______________（填“增大”或“减小”）
A
B
+
+
+
+
5、如图所示，两块带电平行金属板 A、B 相距 0。05 m，两板间的电场强度为 1。2×103 V/m, 求两板间的电势差U AB .

拓展层次（C层次)
一、学习目标 (在A、B两层次的基础上增加)
1、电势概念的建立及理解
2、了解匀强电场中电势差与电场强度的关系公式的推导。
二、学习过程：
任务1： 电势概念的建立及理解
1、电势概念的建立
一个物体质量为m，离地面的高度为h,则重为势能为。
我们用重力势能除以它所受的重力，看看得到什么？

得到一个与物体质量无关,只与地球周围空间有关的高度
▲我们把这个高度叫做地势
平常我们说，地势高、地势低，打仗时抢占有利地势,就是这个意思。
同一物体，在地势高的地方，重力势能大；在地势低的地方,重力势能小。
因此，我们可以对地势（高度）这样定义：物体的重力势能与物体所受到重力的比值，叫做该点的地势.
▲同样，我们也可以用电势能EP除以电荷的电量q。
(实践证明，对于电场中的某一点来说，这个比值是一个常量，此常量和地势一样，由电场本身的性质决定的，与电荷是否存在及所带电量无关）
★我们把这个比值叫做电势。
2、电势的理解。
电场中电势这个概念，相当于重力场中的高度。
（1）地球周围空间中（重力场中）某一点的高度是客观存在的，与该点有没有物体无关。同样,电场中某一点的电势也是客观存在的，与该点有没有电荷无关.
（2）如果在重力场某一点放一物体,则该物体就具有重力势能，物体的重力势能是由重力场（高度）和物体（质量）共同决定的，因此，高度与物体是否存在无关,但重力势能与物体是否存在及其质量有关.同样道理,如果在电导场中某一点放一电荷,则该电荷就具有电势能，电荷的电势能是由电场(电势）和电荷（所带的电荷量）共同决定的,因此，电势虽与电荷是否存在无关,但电势能与电荷是否存在及其带电量有关。
(3）因为高度具有相对性,所以电势也具有相对性。
（4）为了帮助大家理解，我们把电场与重力场做一类比。

重力场
电场
与物体（或电荷）无关的物理量
g，表示重力场的强弱
E，表示电场的强弱
h(地势）
V（电势）
与物体（或电荷）有关的物理量
G=mg
F=qE
Ep=mgh
EP=qV
3、沿电场线的方向电势越来越低。
(1）类比：沿重力线的方向高度越来越低。
（2）证明：如图所示:

假如一个正电荷q从A点移到B点,
q受到的电场力F的方向跟电场（电场线）的方向相同，即水平向右，从A到B的移动过程中位移的方向也是水平向右,因此在移动过程中，电场力做正功.
因为电场力做正功，电势能减小，因此
不等式两边同除以一个正数q，不等号的方向不变，，即
假如一个负电荷q从A点移到B点，
q受到的电场力F的方向跟电场（电场线）的方向相反,即水平向左，从A到B的移动过程中位移的方向也是水平向右,因此在移动过程中,电场力做负功.
因为电场力做负功，电势能减大,因此
不等式两边同除以一个负数q，不等号的方向改变，，即
所以,不管什么情况下，,即沿电场线的方向电势越来越低。
任务2： 匀强电场中电势差与电场强度关系公式的推导
在匀强电场中，在电场力的作用下，电荷+q沿电场线方向从A点移到B点，A、B间的距离为d,匀强电场的电场强度为E，A、B间的电势差为U.
根据电场强度的定义E＝F/q得F＝qE
所以，电场力做功W＝Fd=qEd
而根据电场力做功与电势差的关系有W＝qU
W都是指电场力做的功
所以，qEd＝qU
即U＝Ed
三、检测反馈
1、在同一条电线上有A、B两点,己知将电荷—q从A点移到B点,外力反抗电场力做功.则电场线的方向是_______________,A、B两点中_________点电势高.
2、试比较下列各图中A、B两点电场强度的大小和电势的高低。

A
B
+
+
3、如图所示， 两块平行金属板 A、B 相距30 mm，用电压为 60 V 的直流电源使两板分别带电,问：(1)两板之间匀强电场的电场强度为多大？方向如何？(2）如果在两板间有一质量为1。0×10–5 kg的尘粒，正好悬浮在平行板之间，则该尘粒所带的是何种电荷？电荷量是多少？

4、 两块带电平行金属板相距 2。0 cm,两板间的电势差为10 3 V,（1）求两板间匀强电场的电场强度大小;（2）假若两板间有一个电子，求它所受的电场力。

课后作业
《电场 电场强度》课后作业
基础层次学生作业
1、玻璃棒跟丝绸摩擦，玻璃棒带_____电荷，丝绸带____电荷；橡胶棒跟毛皮摩擦，橡胶棒带_____电荷，毛皮带_____电荷。同种电荷相互_____，异种电荷相互______。
2、真空中的两个点电荷，所带电量分别为和，相距10cm。每个电荷受到的静电力有多大？是引力还是斥力?
3、课本P120第1题
4、一个电荷量为q的检验电荷放在电场中某点，受力为F,则该点电场强度.下列说法中正确的是( ）
A、若移去检验电荷,该点的电场强度变为零
B、若在该点放一个电荷量为2q的检验电荷，则该点的电场强度变为
C、若在该点放一个电荷量为2q的检验电荷,则该点的电场强度仍为E
D、若在该点放一个电荷量为2q的检验电荷,则该点的电场强度变为2E
5、在电场中某点放一个电荷量为的点电荷,它受到的电场力为，则该点的电场强度的大小是多少?
应用层次学生作业
1、两带正电的金属球，半径分别为a和，所带电荷量分别为,球心之间的距离r=3a ，能否用库仑定律求出它们之间相互作用的库仑力?为什么？
2、真空中有两个点电荷,它们相距0。05 m时，相互吸引力为0.08 N；它们相距 0。10 m时, 相互吸引力又是多少?
3、课本P120第2题
4、在真空中，离正点电荷Q为5cm 远的A点的电场强度是，求Q所带的电荷量。
拓展层次学生作业
1、真空中,两个相同的金属小球所带电荷量分别为和，相距r时静力引力为0.3N，现将两球接触后再置于原来位置时，它们之间的静电力变为多少？是引力还是斥力？
2、在氢原子中,电子和质子的平均距离是,质子在这个距离处产生的电场强度是__________N/C，方向___________，电子受到的电场力是___________N，方向__________。
3、有两块水平放置的带电金属板，上板带正电，下板带等量的负电，板间有一个带电小球悬浮不动，带电小球受到哪些力的作用？这些力的方向如何？带