CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN – HIỆU ĐIỆN THẾ I. MỤC TIÊU. - Hiểu được cách xây dựng khái niệm về công lực điện trường trong dịch chuyển điện tích trong điện trường đều. - Viết được công thức tính công lực điện trường trong sự di chuyển của một điện tích trong điện trường của một điện tích điểm. - Nêu được đặc điểm công của lực điện. - Hiểu được khái niệm hiệu điện thế. - Nêu được định nghĩa và xác định được mối liên hệ giữa điện trường và hiệu điện thế. - Giải được một số bài tập đơn giản về điện thế và hiệu điện thế trong SGK. II. CHUẨN BỊ ĐỒ DÙNG DẠY HỌC 1. Giáo viên: - Hình vẽ các đường sức điện trường, hình ảnh để xác định công của lực điện trên khổ giấy lớn. - Vẽ lên giấy khổ lớn hình vẽ về sự không phụ thuộc vào dạng của đường đi của công lực đienẹ tác dụng vào điện tích dịch chuyển trong đienẹ trường. - Chuẩn bị phiếu học tập. 2. Học sinh: - Ôn lại kiến thức về khái niệm công trong cơ học, định luật Culông và về tổng hợp lực. - Ôn lại cách tính công của trọng lực. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC. 1. Bài cũ: - Trình bày khái niệm về điện trường và tính chất cơ bản của điện trường. - Biểu thức xác định cường độ điện trường và áp dụng cho trường hợp cường độ điện trường của một điện tích điểm gây ra. 2. Bài mới. Hoạt động 1: Công của lực điện. Đặt vấn đề: Tương tác tĩnh điện có nhiều điểm tương đồng với tương tác hấp dẫn. Ta sẽ thấy ngay cả công của lực điện và thế năng của điện trong điện trường cũng có những điểm tương tự như công của trọng lực và thế năng của một vật trong trọng trường. - Công của trọng lực được biểu diễn qua hiệu thế năng. Còn công của lực đienẹ trường có thể được biểu diễn qua đại lượng nào? Ta có thể thông qua cách xây dựng khái niệm về công trong trường trọng lực để xây dựng khái niệm này trong trường tĩnh điện được không/ - Học sinh tiếp thu ý đồ của học sinh và cùng suy nghĩ. - Nhắc lại biểu thức tính công của trọng lực và đặc điểm? HỌAT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HỌAT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Giới thiệu hình vẽ 4.1. Từ hình vẽ xác định lực tác dụng lên điện tích q o khi q o dich chuyển trong điện trường đều, nêu đặc điểm của lực này? - Từ biểu thức tính công của lực điện trong điện trường đều ứng với các trường hợp sau: - Lần lượt cho học sinh xác định F, S , trong mỗi trường hợp rồi áp dụng công thức. a. Điện tích di chuyển theo đường thẳng MN? b. Điện tích di chuyển theo đường gấp khúc MNP? c. Điện tích di chuyển theo đường thẳng hoặc cong MN bất kì? - Cồn vủa lực điện trong sự di - Nhắc lại công thức tính công của một lực: os A FSc . - Nhắc lại biểu thức tính công của trọng lực: P mgh - Đặc điểm công của trọng lực: Không phụ thuộc vào hình dạng đường đi, chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu, điểm cuối và khối lượng của vật. - Lực điện tác dụng lên q o có hướng của điện trường (từ bản cực dương sang bản cạc âm) và có độ lớn . F q E không đổi. - Từ biểu thức tính công của một lực, lần lượt tính công của lực điện trong các trường hợp os MN A qEc A A qEM N Trong đó M’N’ là hình chiếu của MN chuyển của điện tích trong điện trường của một điện tích điểm. - Giáo viên nêu tính tổng quát của công thức và cho học sinh đi đến kết luanạ tổng quát (SGK) trên phương x đường đi. - Nêu nhận xét cho trường hợp này - Kết luận, ghi vào vở Hoạt động 2: Khái niệm hiệu điện thế. HỌAT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HỌAT ĐỘNG CỦA HỌC SINH 1. Công của lực điện trường - GV yêu cầu HS nhắc lại các công thức xác định công của trọng lực và sau đó nêu ra tính tương tự - GV phân tích đặc điểm chung của công (công của trọng lực và công của lực điện trường) có thể trình bày theo từng bước: + Khái niệm về thế năng một điện tích trong điện trường. + Thế năng của một điện tích q trong điện trường đều. + Thế năng của một điện tích q trong - HS nhắc lại các công thức tính thế năng trong trường trọng lực. - Nghe GV trình bày và chuẩn bị trả lời câu hỏi khi GV yêu cầu. - kết luận và ghi vào vở - Chỉ ra công thức tính công của lực điện trong mọi trường hợp là: M N w -w A điện trường của một điện trường của một điện tích điểm. + công của lực điện và độ giảm thế năng tĩnh điện. + vai trò thành phần trong công thức tính điện thế đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng. Hiệu điện thế, điện thế. - Giáo viên nhắc lại: thế năng của một vật tỉ lệ với khối lượng của vật. Tương tự thế năng điện tích thì tính như thế nào? - GV thông báo: Đặc điểm này có thể khái quát hóa cho trường hợp thế năng tĩnh điện của điện tích q - Hướng dẫn HS đi đến kết luận về công của điện trường thông qua điện thế. - GV thông báo hiệu số (V M -V N ) gọi - Hs thảo luận theo nhóm: phân tích các công thức xác định thế năng của điện tích: W M =qV M và W N =qV N trong đó V M và V N là các đại lượng không phụ thuộc vào điện trường - Rút ra kết luận: ( ) MN M N A q V V + Nêu một số ví dụ cụ thể chứng minh điện thế của điện trường tại một điểm phụ thuộc vào mốc điện thế, trả lời câu C3. - HS tiếp thu và có thể xâ dựng khái là hiệu điện thế giữa hai điểm M và N. - GV xây dựng định nghĩa của hiệu điện thế dựa vào công của lực điện MN MN A U q - Rút ra hệ quả được sử dụng rất nhiều sau này là: A=qU. - Nếu có điều kiện làm thí nghiệm minh họa cách đo hiệu điện thế tĩnh điện bằn tĩnh điện kế. Thông báo cho HS cách chọn mốc thế năng. niệm này dưới sự hướng dẫn của GV. - Có thể rút ra hệ quả và xung phong trả lời. - Quan sát thí nghiệm và củng cố kiến thức của vấn đề. + Làm câu C4, chỉ ra đơn vị của điện thế? + Nêu định nghĩa đơn vị điện thế Hoạt động 3: liên hệ giữa điện trường và hiệu điện thế HỌAT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HỌAT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Xây dựng hệ thức giữa E và U dựa vào việc tính hiệu điện thế giữa hai điểm nằm cũng trên một đường sức của điện trường đều. - Thông báo cho HS: Hệ thức này vẫn - Hs tiếp thu và có thể xâ dựng khái nệm này dưới sự hướng dẫn của GV: MN U E M N Lưu ý: khi không cần để ý đến dấu dùng được cho điện trường không đều Nếu còn thời gian: thì Gv có thể hướng dẫn HS tìm hiểu khái niệm mặt đẳng thế: + Khi di chuyển một điện tích q dọc trên một đường nằm trên một mặt đẳng thế thì thế năng tĩnh điện của q dọc theo một đường đó? + Công của lực điện? + Các đường sức điện như thế nào với các mặt đẳng thế. - Nên làm thí nghiệm chứng minh về mặt đẳng thế. các đại lượng thì U E d - HS tiếp thu và ghi chép vào vở HS thảo luận theo nhóm để chuẩn bị trả lời các câu hỏi của GV. + Độ giảm thế năng tĩnh điên bằng không, tức là công của lực điện bằng không. + Vì quãng đường dịch chuyển là quãng đường bất kì, có nghĩa là lực điện luôn vuông góc với mặt đẳng thế các đường sức luôn vuông góc với các mặt đẳng thế. IV. CỦNG CỐ - Các kiến thức trọng tâm của bài về công của lực điện trường tác dung lên điện tích di chuyển trong điện trường. - Nhắc lại các khái niiệm về điện thế, hiệu điện thế và các biểu thức tính các đại lượng này. - Chứng minh công của lực tĩnh điện trong trường hợp mặt đẳng thế bằng không - Dùng bài tập trắc nghiệ để củng cố bài. V. BÀI TẬP - Trả lời các câu hỏi 1 đến 5 sau bài học. - Chuẩn bị các câu hỏi từ 1 đến 8 trang 22 và 23 SGK. . ra công thức tính công của lực điện trong mọi trường hợp là: M N w -w A điện trường của một điện trường của một điện tích điểm. + công của lực điện và độ giảm thế năng tĩnh điện. . điểm chung của công (công của trọng lực và công của lực điện trường) có thể trình bày theo từng bước: + Khái niệm về thế năng một điện tích trong điện trường. + Thế năng của một điện tích. thức tính công lực điện trường trong sự di chuyển của một điện tích trong điện trường của một điện tích điểm. - Nêu được đặc điểm công của lực điện. - Hiểu được khái niệm hiệu điện thế. - Nêu