План-конспект урока по физике. Тема: Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле. Потенциал
Цель урока: сформировать представления о потенциальности электростатического поля, установить независимость работы электростатических сил от формы траектории, ввести понятие потенциала, выяснить физический смысл разности потенциалов, вывести формулу для потенциала электростатического поля точечного заряда.
Ход урока
Проверка домашнего задания методом заполнения пропусков в тексте
Неподвижные точечные заряды q1 и q2 взаимодействуют в вакууме с силой, которая по закону Кулона определяется формулой……., где
Если поле создано несколькими зарядами q1; q2; q3;……., то общее поле по принципу суперпозиции характеризуется величиной Е=……. Проводники имеют …….заряды. Напряженность электрического поля внутри проводника, помещенного в электростатическое поле, равна…….
В диэлектрике электрическое поле ……. в ξ раз.
Изучение нового материала
1. Повторение понятий о потенциальной энергии тела, поднятого над землей, формул для работы в поле тяготения. A = — (mgh2 – mgh1)
Знак «-« означает, что потенциальная энергия Е = m g h уменьшается.
1 Необходимо напомнить, что работа в поле силы тяжести не зависит mg от формы траектории, а определяется лишь начальным и конечным h₁ положением тела (тогда поле сил гравитации потенциально)
h₂ 2
2. Вывод формулы для работы по перемещению заряда в электрическом поле.
A = F·S = q E Δd= q E (d₁ — d₂) = q Е d₁ — q Е d₂; A = — (q Е d₂ — q Е d₁)
3. Формирование понятия потенциальной энергии заряда, исходя из аналогии:
A = — (wp2 – Wp1); A = — (q Е d2 – q Е d1); тогда Wp = q Е d
4. Установление независимости работы электростатических сил от формы траектории в поле, положительного точечного заряда.
Поместим пробный заряд в произвольной точке М, который под действием поля перемещается вдоль радиуса в точку Мʹ. Эта работа положительная, так как вектор силы совпадает с вектором перемещения. Если внешняя сила вернет заряд из точки Мʹ в М, то работа электрических сил будет отрицательная, суммарная работа будет равна нулю.
Тогда электрическое поле называется потенциальным. Самостоятельно разобрать случай, когда заряд перемещается вдоль траектории МNNʹMʹM, состоящей из кусочков радиусов и малых дуг окружностей. Почему работа электрических сил в этом случае также равна нулю?
Необходимо уточнить, что формула A = — (Wp2 – Wp1) справедлива для потенциального поля.
5. Формирование понятия потенциала как энергетической характеристики поля, которая определяет потенциальную энергию заряда в данной точке поля.
Ø = Wp/q; ø = 1В; 1В = Дж/Кл; U = ø₁ — ø₂ — разность потенциалов (напряжение)
Необходимо отметить, что физический смысл имеет не потенциал, а разность потенциалов
в двух точках, которая определяет работу, совершаемую при перемещении единичного заряда между этими точками. Если в некоторой точке пространства электрическое поле создано двумя зарядами, то потенциал результирующего электрического поля равен геометрической сумме потенциалов. Ø =ø₁ + ø₂
Закрепление изученного материала
Задача. Какую работу совершает поле при перемещении заряда 20 нКл из точки с потенциалом 700 В в точку с потенциалом 200 В?
А = q (U₁ — U₂); A = 20·10-9(700 – 200) = 10·10-8 Дж.
Подведем итоги урока
Домашнее задание: § 98, 99.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)