ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
BÀI 4: BÀI 4: CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN HIỆU DIEN THE
I. Muc tiéu:
1. Về kiến thức:
- Hiểu được đặc tính của công của lực điện trường. Biết cách vận dụng biểu thức của lực điện trường.
- Hiểu được khái niệm hiệu điện thế.
- Hiểu được mối liên hệ giữa công của lực điện và hiệu điện thế.
- Hiểu được mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế.
2. kĩ năng:
- Giải thích công của lực điện không phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí các điểm đầu và cuối của đường đi trong điện trường.
- Biết vận dụng công thức liên hệ giữa công của lực điện và hiệu điện thế, công thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế giải được các bài tập trong SGK và những bài tập tương tự.
3. Thái độ:
- Xây dựng tinh thần đoàn kết, ham học.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên:
- Chuẩn bị một tĩnh điện kế.
- Chuẩn bị phiếu học tập.
2. Học sinh:
- Ôn lại khái niệm về công đã học ở lớp 10 THPT.
- Ôn lại khái niệm điện trường, cường độ điện trường, đường sức điện.
III. Tổ chức hoạt động dạy- học:
Trường ĐHSP Hà Nội 2 53
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động 1: Kiêm tra, chuân bị điều kiện
xuất phát. Đặt vấn đề.
HS suy nghĩ trả lời.
HS nhận thức vấn đề cần nghiên cứu.
GV đặt câu hỏi:
- Viết biểu thức công cơ học?
Cho biết công cơ học phụ thuộc những yếu tố nào? Công của trọng lực phụ thuộc những yếu tố nào và đựoc biểu điễn như thế nào?
Đặt vấn đề: Bài trước chúng ta đã nghiên cứu về lực điện, hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu xem
công của lực điện phụ thuộc vào những yếu tố nào và nó được biểu diễn qua đại lượng nào.
Hoạt động 2: Xây dựng biêu thức công
của lực điện.
HS thực hiện nhiệm vụ.
++++ + + tt dt
GV nêu câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu:
- Công của lực điện phụ thuộc
những yếu tố nào?
GV phát phiếu học tập cho học
sinh, yêu cầu học sinh làm việc cá nhân, sau đó trao đổi nhóm và đại diện nhóm lên báo cáo kết quả.
GV nêu câu hỏi gợi ý:
Trường ĐHSP Hà Nội 2 54
Khoá luận tốt nghiệp Tran Thị Thập Ngân-K31A Vật Lí
- Chia đoạn đường cong MN thành nhiều đoạn nhỏ sao cho mỗi đoạn nhỏ đó được
coi là một đoạn thắng. Khi đó công của lực
điện trên một đoạn nhỏ đó được xác định như sau:
A4, = qÈE.pQ.cosơ = pEpƠ0
Véi pO là hình chiếu của pQ lên trục ox;
Trục ox có chiều trùng với chiều của đường sức.
Suy ra công trên toàn đoạn MN bằng:
4w =)AA
=qE(MÌR+..+PQ+..+S9N)
=qEMN'
MÌ,N là hình chiếu của M, N lên trục ox.
- Nếu q < 0 thì biểu thức công của lực điện
vẫn được viết như trên là:
AMN=úE MN
- Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng đường đi
- Muốn xác định công của lực điện trường ta phải xác định được những đại lượng nào?
- Hãy xác định chiều của véctơ cường độ điện trường?
- Giả sử điện tích q > 0, lực điện trường có chiều như thế nào?
- Vì quỹ đạo chuyển động của điện tích q là một dường cong nên muốn tính được công của lực điện làm điện tích q chuyên
động trên đường cong đó ta phải làm thế nào?
- Nếu q <0 thì biểu thức công của lực điện được viết như thế
nào?
- Từ biểu thức tính công của lực điện, hãy rút ra nhận xét vỀ sự
Trường ĐHSP Hà Nội 2 55
của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đoạn đường đi
trong điện trường.
- Điện trường tĩnh và trường hấp dẫn đều
là trường thế.
phụ thuộc của công của lực điện vào dạng đường đi?
- Hãy nêu sự giống nhau giữa điện trường tĩnh và trường hấp dẫn?
GV thé chế hoá tri thức.
Hoạt động 3: Xây dựng khái niệm hiệu
điện thế.
HS suy nghĩ trả lời:
- Biểu diễn công của lực điện khi điện tích
q di chuyên từ điểm M đến điểm N qua hiệu thế năng của điện tích q tại hai điểm đó.
Awvin = Wo - Wy
GV nêu câu hỏi về vấn đề cần
nghiên cứu tiếp theo:
- Công của lực điện được biểu
điễn thông qua đại lượng nào?
GV nêu câu hỏi gợi ý:
- Ở trên ta đã rút ra đặc điểm
chung giữa công của lực điện và
công của trọng lực, mặt khác ta đã biết công của trọng lực có thé
được biểu diễn thông qua hiệu
thế năng tại vị trí đầu và vị trí cuối đường đi của vật, liệu có thể biểu điễn công của lực điện tương tự công của trọng lực
được không? Nếu được thì biểu
thức được biểu diễn như thế
nào?
* GV thông báo: Hiệu thế năng
Trường ĐHSP Hà Nội 2 56
Khoá luận tốt nghiệp Tran Thị Thập Ngân-K31A Vật Lí
HS tiếp thu ghi nhớ.
của vật trong trọng trường tỉ lệ với khối lượng m của vật. Tương tự, cũng có thé coi hiệu thế năng của điện tích q trong điện trường tỉ lệ với điện tích q, nghĩa là có thé biểu diễn Awwy dưới dạng:
AwwE= q(Vw- Vụ)
Trong đó ( Vụ — Vụ) được gọi là
hiệu điện thế giữa hai điểm M,
N ( còn gọi là điện áp giữa hai
điểm M, N).
* Thong bao: Công thức này cho
phép ta xác định hiệu điện thế nhưng không xác định mốc tính
điện thế. Điện thế của điện tích
phụ thuộc vào cách chọn mốc tính điện thế. Thông thường
người ta chọn điện thế ở mặt đất
làm mốc, cũng có khi chọn điện thế ở xa vô cực bằng không.
- Dé cho gọn người ta đặt như Sau:
Vụ — Vụ = UMN, Umn= - UNM
- Đơn vị của hiệu điện thế là
vôn, kí hiệu là V.
- Vay Umn = 1V, q = 1C thi Aww
= 11.
Trường ĐHSP Hà Nội 2 57
HS trả lời:
Vôn là hiệu điện thế giữa hai điểm M, N
khi một điện tích dương IC di chuyển từ
điểm M đến điểm N thì lực điện sẽ thực
hiện một công dương là lJ.
HS quan sát GV làm thí nghiệm để rút ra nhận xét về cấu tạo và cách sử dụng tĩnh
điện kế.
- Yêu cầu học sinh định nghĩa 1V.
GV giới thiệu dụng cụ đo hiệu điện thế và cách sử dụng dụng cụ đó.
- Dụng cụ để đo hiệu điện thế là tĩnh điện kế.
- GV dùng tĩnh điện kế để đo hiệu điện thế của một vật.
Hoạt động 4: Xây dựng biếu thức liện hệ giữa điện trường và hiệu điện thé.
HS thực hiện nhiệm vụ.
Ay EM `N
q q
Ta có: Uy MN =
> B=, MN
HS tiếp thu kiến thức. GV nêu câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu:
- Điện trường và hiệu điện thế có liên hệ với nhau như thế nào?
Xây dựng biểu thức biểu diễn sự liên hệ đó.
GV nêu câu hỏi gợi ý:
- Từ biểu thức của hiệu điện thế
hãy biểu diễn công của lực điện
theo cường độ điện trường.
GV thể chế hoá kiến thức: Trong trường hợp không cần để ý đến
Trường ĐHSP Hà Nội 2 58
Khoá luận tốt nghiệp Tran Thi Thập Ngân-K31A Vật Lí
dấu của các đại lượng ta có thể
viết: E=“—
d
Với d là khoảng cách giữa hai
điểm M),N.
Hoạt động 5: Củng cô bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.
- Yêu cầu học sinh làm việc với phiếu học tập.
- Yêu cầu học sinh làm nhanh HS nhận nhiệm vụ học tập. bài 1, 2 trong SGK.
- Hướng dẫn học sinh học bài ở
nhà: Làm các bài tập trong SGK.
PHIẾU HỌC TẬP
Câu 1: Cho một điện tích điểm chuyên
động trong điện trường đều E giữa hai M tắm kim loại song song nhiễm điện trái
dau theo qui dao cong MN.(hinh bén) Tính công của lực điện trường? Công của lực điện trường phụ thuộc như thế nào vào qui dao cong MN?
Câu 2: Xây dựng biểu thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện
thế?
Trường ĐHSP Hà Nội 2 59