Giáo án Vật lý 11 - CT nâng cao - Tiết 4, 5: Công của lực điện trường. Hiệu điện thế

Tiết 4- 5: công của lực điện trường. Hiệu điện thế. I- Mục tiêu: 1. Kiến thức: + Nêu được tính chất công của lực điện, hiểu trường tĩnh điện là trường thế, trình bày được khái niệm hiệu điện thế, đơn vị hiệu điện thế, trình bày được mối liên hệ giữa công của lực điện và hiệu điện thế. + Nêu được mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế từ đó hiểu được đơn vị đo cường độ điện trường. + Hiểu các đại lượng trong công thức (4.1), (4.2), (4.3), (4.4). 2. Kỹ năng: Biết cách vận dụng công thức (4.1), (4.2), (4.3), (4.4) vào bài tập SGK và một số bài tập đơn giản trong SBT. II- Chuẩn bị: 1. Giáo viên: * Tĩnh điện kế. * Dự kiến nội dung ghi bảng (Tiết 4 từ đầu đến hết 2.a): Tiết 4- 5: công của lực điện trường. Hiệu điện thế. 1. Công của lực điện. * Thiết lập biể thứctrong điện trường đều: +Hãy tính công của lực điện tác dụng lên điện tích q di chuyển từ M đến N trong điện trường đều (HV), cường độ điện trường E. + Xét với q>0, quỹ đạo là đường cong MN. - Chia đoạn MN thành nhiều đoạn nhỏ coi là thẳng ị công cần tính bằng tổng công trên các đoạn nhỏ. - Công trên đoạn nhỏ PQ: ; là hình chiếu của PQ trên OX. ị * Kết luận: + Biểu thức tính công của lực điện: ( khi điện tích q di chuyển từ M đến N trong điện trường đều) (4.1) Với: M’, N’ : Hình chiếu của M, N trên OX được quy ước vẽ trùng với . : Độ dài đại số của đoạn M’N’. q: mang dấu (+) hoặc (-). + Không phụ thuộc vào dạng đường đi, chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu, điểm cuối trong điện trường.ị Điện trường tĩnh là một trường thế. * Ví dụ: 2. Khái niệm hiệu điện thế: a) Công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích: + Một điện tích q trong điện trường thì có thế năng. + Khi điện tích q di chuyển từ M đến N trong điện trường thì công của lực điện tác dụng lên q cũng được viết: AMN = WM – WN. Với WM ; WN : Thế năng của q tại M và N. 2. Học sinh: Ôn lại tính chất của trường hấp dẫn, công thức liên hệ giữa công của lực hấp dẫn và thế năng hấp dẫn (Lớp 10- VL nâng cao). III- Tổ chức các hoạt động học tập: Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Nêu câu hỏi: Hoạt động 2: Tìm hiểu công của lực điện. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Nghe, tiếp nhận vấn đề. * Trả lời: A=FScosa * Cá nhân Trả lời: Chia đoạn MN thành nhiều đoạn nhỏ coi là thẳng, rồi áp dụng công thức đó, cuối cùng lấy tổng công trên các đoạn đó. * Cá nhân đưa ra kết quả: ; là hình chiếu của PQ trên OX. * Cá nhân đưa ra kết quả: * Trả lời: Không thay đổi. * Trả lời: Công của lực điện và công của lực hấp dẫn có đặc điểm chung: Không phụ thuộc hình dạng đường đi chỉ phụ thuộc và điểm đầu và điểm cuối. ( trường thế) * Nghe , ghi chép. * ĐVĐ: ở lớp 10 ta biết công của trong lực được biểu thị bằng biểu thức A12=Wt1-Wt2. Còn công của trọng lực có thể biểu diễn qua địa lượng nào? * Trước hết ta xét xem công của lực điện có đặc điểm gì? qua việc tìm biểu thức tính công của lực điện tác dụng lên điện tích q chuyển động từ M đến N trong điện trường đều giữa hai tấm kim loại rộng, song song, mang điện tráI dấu, bằng nhau. * Giả thiết q>0 và đường đi của q là đường cong MN ( vẽ hình) * Hỏi : Nhắc lại biểu thức tính công đã học ở lớp 10? * Hỏi: Quỹ đạo là đường cong. Làm thế nào để tính được công trên đoạn MN bằng công thức trên? * Nhận xét sau đó thống nhất cách làm: * Vấn đề đặt ra đầu tiên là phải tính được công trên từng đoạn nhỏ. Ta xét đoạn PQ: (vẽ thêm trục OX) * Hỏi: Kết quả công trên đoạn PQ được biểu diễn như thế nào? Chỉ rõ các đại lượng đó là gì? (ghi lại KQ) * Từ trường hợp đó, mở rộng cho các đoạn nhỏ khác. * Hỏi: Vậy công trên doạn MN được tính như thế nào? (ghi lại KQ) * Hỏi: Nếu giữ nguyên hai điểm MN thay đổi hình dạng quỹ đạo của q thì công đó thay đổi như thế nào? * Yêu cầu trả lời: câu C1. (câu C2 cho Hs về nhà làm) * Thông báo: Tímh chất trên đúng cho cả trường hợp điện trườnh không đều đ Kết luận như SGK. * Củng cố ngay phần 1: Hoạt động 3: Tìm hiểu công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Không phụ thuộc và hình dạng quỹ đạo của điện tích, vật, chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối. * Trả lời: A12=W1-W2. W1; W2: Thế năng trọng lực của vật ở vị trí đầu và vị trí cuối của quỹ đạo. * Ghi chép. * Nhắc lại: Công của lực điện và công của trọng lực có đặc điểm gì chung? (ghi lại) * Hỏi: Công của trọng lực được biểu diễn qua thế năng trọng lực của vật như thế nào? * Thông báo: Trong điện trường cũng tương tự: Một điện tích trong điện trường có thế năng, và công của lực điện tác dụng lên điện tích khi nó di chuyển trong điên trường từ điểm M đến điểm N cũng được biểu diễn qua hiệu thế năng của q tại hai điểm đó, tức là: AMN = WM – WN. Với WM ; WN : Thế năng của q tại M và N. Hoạt động 4: Tìm hiểu ví dụ. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Thảo luận và làm bài : Bài 1: D ; (A=0) Công của lực điện không phụ thuộc hình dạng đường đi chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối. Bài 3: Bằng không. Vì: M’ºN’; N’ºP’; Bài 4: áp dung công thức: . đ * Nêu bài toán: làm Bài 1, Bài 3 , Bài 4SGK(22,24), * Vẽ hình mô tả bài 4. * Yêu cầu thảo luận và nêu câu trả lời. * Cho Hs khác đánh giá kết quả và kết luận. Hoạt động 4: Củng cố bài. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Trả lời: Công của lực không phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo của điện tích, chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối. * Trả lời: A. * Tại sao nói “ lực tĩnh điện là lực thế”? * Một hạt mang điện tích q<0 ( coi là điện tích điểm) di chuyển trong điện trường đều có cường độ điện trường E từ B đến C đến D về B (HV) . Kết luận nào sau đây là sai về công của lực điện tác dụng lên điện tích? C A. ABC>0. B. ACD<0. C. ADB >0 D. ABCD=0 B D * Về nhà: Hoàn thành các bài tập đã giao ở các tiết trước. Đọc tiếp phần còn lại của bài. IV- Rút kinh nghiệm. Tiết 4- 5: công của lực điện trường. Hiệu điện thế (tiếp). I- Mục tiêu. ( Như trên). II- Chuẩn bị. 1. Giáo viên: + Tĩnh điện kế. + Dự kiến nội dung trình bầy bảng. Tiết 4- 5: công của lực điện trường. Hiệu điện thế (tiếp). 1. 2. b. Hiệu điện thế. Điện thế. b.1. Hiệu điện thế: * Công của lực điện trường tác dụng lên q khi di chuyển từ M đến N được biểu diễn: AMN= q(VM-VN). (4.2) (VM-VN) : Hiệu điện thế ( điện áp) giữa hai điểm M, N. Kí hiệu UMN. (4.2) ị (4.3). * ĐN hiệu điện thế: SGK(21). b.2. Điện thế: * Trong (4.3): VM; VN gọi là điện thế của điện trường tại M; N. * Điện thế của điện trường phụ thuộc vào cách chọn mốc tính điện thế, ( Thường chọn mốc tính điện thế tại mặt đất- mặt đất có điện thế bằng 0, trong một số trường hợp chọn mốc điện thế ở xa vô cực) b.3. Đơn vị của điện thế và hiệu điện thế: Vôn (V). ** Đo hiệu điện thế giữa hai vật: Dùng tĩnh điện kế. 3. Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế: * Biểu thức: (4.4) ( áp dụng với điện trường đều) Nếu không để ý đến dấu của các đại lượng thì: (4.5) ; d: khoảng cách giữa hai điểm M’ và N’. * Theo (4.4) đ Đơn vị của E là V/m. ** Một số bài tập vận dụng: 2. Học sinh: III- Tổ chức các hoạt động học tập. Hoạt động 1: Tìm hiểu biểu thức liên hệ giữa công của lực điện trường và hiệu điện thế. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Trả lời:.......... * Nghe, ghi chép. * Phát biểu định nghĩa. * Trả lời: (4.1) Chỉ áp dụng cho điện trường đều. (4.2) CT tổng quát. * Yêu cầu học sinh nhắc lại tính chất công của lực điện trường. Công của trọng lực. * Thuyết trình: Ta đã biết hiệu thế năng của vật trong trọng trường tỉ lệ với khối lượng của vật. Hiệu thế năng của điện tích q trong điện trường tỉ lệ với điện tích q , một cách tương tự ta có thể biểu diễn công của lực điện : AMN= q(VM-VN). (4.2) (VM-VN) : Hiệu điện thế ( điện áp) giữa hai điểm M, N. Kí hiệu UMN. (4.2) ị (4.3). * Từ công thức 4.3: Cho ta định nghĩa hiệu điện thế. Yêu cầu HS phát biểu. * Hỏi: So sánh công thức (4.2) và (4.1)? Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm điện thế và đơn vị: * Nghe, ghi chép. * Cá nhân trả lời: Chọn mốc khác nhau điện thế tại M,N thay đổi nhưng hiệu điện thế thì không đổi. * Quan sát. * Trả lời: Tĩnh điện kế dùng để đo hiệu điện thế. Trong trường hợp này ta đo hiệu điện thế của vật A và đất. Nhưng thông thường quy ước điện thế mặt đất làm mốc vì vậy coi kết quả đó là điện thế của vật A * Thuyết trình: Trong các công thức (4.2); (4.3) VM;VN được gọi là điện thế của điện trường tại M và N. Điện thế của điện trường phụ thuộc vào cách chọn mốc tính điện thế, ( Thường chọn mốc tính điện thế tại mặt đất- mặt đất có điện thế bằng 0, trong một số trường hợp chọn mốc điện thế ở xa vô cực) *Yêu cầu trả lời câu C3: * Công thức 4.3 là công thức xác định hiệu điện thế. Như vậy hiệu điện thế giữa hai diẻm trong điện trường có giá trị xác định cò điện thế tại một điểm không có giá trị xác định, phụ thuộc vào mốc điện thế. * Đơn vị của hiệu điện thế: Vôn. * Giới thiệu tĩnh điện kế: * Yêu cầu trả lời câu C4. Hoạt động 3: Tìm hiểu liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế, Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên. * Cá nhân đưa ra kết quả: Biểu thức: * Trả lời: * ĐVĐ: Từ các biểu thức (4.1) và (4.2) hãy thiết lập liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường đều? ( vẽ hình mô tả) * Ghi lại kết quả, yêu cầu HS giải thích. * Từ đó ta thấy đơn vị cường độ điện trường là V/m * Yêu cầu trả lời câu C5: * Nhấn mạnh hiệu điện thế giảm theo chiều của đường sức. Nếu không để ý đến dấu thì: Hoạt động 4: Củng cố bài và nhận công việc về nhà. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên. * Nghe, ghi chép * Nhắc lại một số kiến thức trọng tâm: Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường, Liên hệ E; U. * Hướng dẫn làm bài: 6,7 SGK. * Về nhà: Trả lời và làm các bài còn lạỉơ SGK, 1.12;1.13;1.14; 1.33; 1.34; 1.38;1.39. * Xem trước bài 5 SGK(25) IV- Rút kinh nghiệm