Vật líLớp 11Chương 3. Điện trường

Giáo án Bài 19. Thế năng điện

Kế hoạch bài dạy theo mẫu Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH · 2 tiết (90 phút)

Tải Word (.docx) Bài học trên Học liệu

I. Mục tiêu

1. Kiến thức

Nêu được công của lực điện không phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vị trí điểm đầu và điểm cuối; nêu được lực điện là lực thế.
Nêu được thế năng điện của điện tích trong điện trường là năng lượng gắn với vị trí của điện tích trong điện trường.
Giải thích được công của lực điện bằng độ giảm thế năng: $A_{MN} = W_M - W_N$ ; công dương thì thế năng giảm, công âm thì thế năng tăng.
Vận dụng được công thức $A = qEd$ với $d$ là hình chiếu có dấu của độ dời lên phương đường sức điện để tính công của lực điện trong điện trường đều.

2. Năng lực

a) Năng lực chung

Tự chủ và tự học: chủ động đọc thông tin mô phỏng, tự rút ra kết luận về công của lực điện và thế năng điện; tự kiểm tra lại kết quả bằng cách đổi dấu điện tích hoặc đổi đường đi.
Giao tiếp và hợp tác: thảo luận nhóm để thống nhất cách tính hình chiếu $d$ và trình bày lập luận về tính chất không phụ thuộc đường đi trước lớp.
Giải quyết vấn đề và sáng tạo: đề xuất các đường đi khác nhau giữa hai điểm M, N và phân tích công trên từng đoạn để kiểm chứng tính chất trường thế.

b) Năng lực đặc thù

Nhận thức vật lí: phát biểu đúng khái niệm công của lực điện, thế năng điện, trường thế và mối liên hệ $A_{MN} = W_M - W_N$ .
Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí: giải thích vì sao công của lực điện giữa hai điểm không đổi khi đi theo các đường khác nhau và nhận ra tính tương tự với thế năng trọng trường.
Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: tính được công, thế năng và độ biến thiên thế năng trong các bài toán điện trường đều và trong tình huống thực tế.

3. Phẩm chất

Chăm chỉ: hoàn thành đầy đủ phiếu học tập và các bài tập tính toán, kiểm tra lại đơn vị và dấu của từng đại lượng.
Trách nhiệm: nghiêm túc trong hoạt động nhóm, chia sẻ phần việc được giao và góp ý xây dựng cho bạn.
Trung thực: báo cáo đúng kết quả đo đạc, tính toán mô phỏng, không sửa số liệu để khớp với đáp án mong đợi.

II. Thiết bị dạy học và học liệu

1. Giáo viên

Máy tính, máy chiếu hoặc bảng tương tác để trình chiếu mô phỏng và slide bài giảng.
Học liệu số NeoEdu: trang bài học neoedu.vn/learn/11/physics/bai-19-the-nang-dien (bài giảng, ví dụ và bài tập tương tác).
Mô phỏng 3D tương tác trong trang bài học: hai bản phẳng tích điện cách nhau 10 cm, đường sức điện song song hướng xuống, điện tích $q = +1\,\mu\mathrm{C}$ dời từ M (cách bản âm 8 cm) tới N (cách bản âm 2 cm); thước đo hình chiếu $d$ ; mốc thế năng đặt ở bản âm.
Phiếu học tập số 1 và số 2 (in cho mỗi nhóm), bảng phụ hoặc giấy A0 để nhóm trình bày.

2. Học sinh

Vở ghi, bút, máy tính cầm tay.
Thiết bị kết nối internet (điện thoại, máy tính bảng hoặc laptop theo nhóm) để truy cập học liệu NeoEdu.
Thước kẻ, bút màu để vẽ đường đi và đánh dấu hình chiếu trên hình vẽ.

III. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1: Mở đầu · 8 phút

Ôn lại thế năng trọng trường và đặt vấn đề

a) Mục tiêu

Nhắc lại công của trọng lực và thế năng trọng trường; từ đó nêu vấn đề: công của lực điện có phụ thuộc đường đi giữa hai điểm hay không.

b) Nội dung

HS quan sát hình ảnh một vật được kéo từ điểm A tới điểm B theo hai đường: đường thẳng và đường gấp khúc. HS trả lời các câu hỏi: (1) Công của trọng lực phụ thuộc vào điều gì? (2) Thế năng trọng trường tại một vị trí được xác định thế nào? (3) Nếu một điện tích di chuyển trong điện trường thì năng lượng của nó có thay đổi không?

c) Sản phẩm

Kết luận ban đầu: công của trọng lực chỉ phụ thuộc độ cao điểm đầu và điểm cuối, không phụ thuộc đường đi; thế năng trọng trường giảm bằng công của trọng lực. Câu hỏi nêu vấn đề: liệu điện trường có tính chất tương tự không?

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV trình chiếu hình vật rơi theo hai đường khác nhau từ A đến B và đặt câu hỏi: "Theo em, công của trọng lực khi vật đi theo hai đường này có giống nhau không? Vì sao?". GV dẫn dắt: "Điện tích trong điện trường cũng chịu lực; liệu công của lực điện có tính chất như vậy không?"
Học sinh
HS lắng nghe, suy nghĩ cá nhân khoảng 1 phút và trả lời miệng. Dự kiến HS trả lời: "Công của trọng lực giống nhau vì chỉ phụ thuộc độ cao." GV ghi nhận và đưa ra câu hỏi nêu vấn đề.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV yêu cầu HS nhớ lại công thức thế năng trọng trường $W_t = mgz$ và mối liên hệ giữa công và độ giảm thế năng.
Học sinh
HS nhớ lại kiến thức và ghi nhanh vào vở: công của trọng lực bằng độ giảm thế năng trọng trường; thế năng tỉ lệ với độ cao.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời 2 đến 3 HS nêu ý kiến và ghi các ý đúng lên bảng.
Học sinh
Dự kiến HS trả lời: "Công của trọng lực chỉ phụ thuộc hiệu độ cao, không phụ thuộc đường đi." "Thế năng trọng trường giảm khi trọng lực sinh công dương."
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: trọng lực là lực thế, công của nó chỉ phụ thuộc vị trí đầu và cuối. GV giới thiệu nhiệm vụ của bài: kiểm chứng và phát biểu tính chất tương tự đối với lực điện, rồi xây dựng khái niệm thế năng điện.
Học sinh
HS ghi tựa bài "Bài 19. Thế năng điện" và xác định mục tiêu học tập.

Hoạt động 2.1: Hình thành kiến thức mới · 25 phút

Công của lực điện không phụ thuộc đường đi

a) Mục tiêu

Nêu được công của lực điện không phụ thuộc hình dạng đường đi; nêu được lực điện là lực thế; biết tính công trong điện trường đều bằng $A = qEd$ với $d$ là hình chiếu có dấu lên đường sức.

b) Nội dung

Nhóm 4 HS sử dụng mô phỏng 3D trong trang bài học NeoEdu: hai bản phẳng cách nhau 10 cm, $E = 1\,000$ V/m, điện tích $q = +1\,\mu\mathrm{C}$ dời từ M (cách bản âm 8 cm) tới N (cách bản âm 2 cm) theo ba đường: đường thẳng, đường gãy khúc và đường cong. Nhóm đo hình chiếu $d$ của mỗi đoạn lên đường sức, tính công trên từng đoạn và hoàn thành Phiếu học tập số 1. Sau đó nhóm đổi điện tích thành $-1\,\mu\mathrm{C}$ và so sánh kết quả. Câu hỏi gợi ý: (1) Công trên đoạn vuông góc đường sức bằng bao nhiêu? Vì sao? (2) Công trên đoạn đi ngược chiều lực điện có dấu thế nào? (3) Vì sao công theo các đường khác nhau vẫn bằng nhau?

c) Sản phẩm

Kết quả trên Phiếu học tập số 1: $d = 6$ cm = $0{,}06$ m; $A_{MN} = qEd = 1\times10^{-6}\times1000\times0{,}06 = 6\times10^{-5}$ J = $60\,\mu\mathrm{J}$ cho cả ba đường (đường thẳng, gãy khúc, cong). Đoạn vuông góc đường sức có công bằng 0 vì hình chiếu $d = 0$ . Đoạn đi ngược chiều lực điện có công âm. Đường khép kín có $A = 0$ . Với $q = -1\,\mu\mathrm{C}$ thì $A = -60\,\mu\mathrm{J}$ . Kết luận: công của lực điện không phụ thuộc hình dạng đường đi, chỉ phụ thuộc điểm đầu và điểm cuối; lực điện trong trường tĩnh là lực thế.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV chia nhóm 4 HS, phát Phiếu học tập số 1 và hướng dẫn truy cập mô phỏng trong trang bài học NeoEdu. GV nêu nhiệm vụ: đo hình chiếu $d$ , tính công trên ba đường đi, so sánh kết quả và trả lời câu hỏi gợi ý.
Học sinh
HS nhận phiếu, mở mô phỏng, phân công: một bạn điều khiển mô phỏng, một bạn đo $d$ , một bạn tính toán, một bạn ghi chép và trình bày.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV đi quanh lớp, quan sát các nhóm, nhắc HS xác định $d$ là hình chiếu có dấu lên phương đường sức (chiều cùng $\vec{E}$ lấy dương, ngược lại lấy âm) và chỉ tính công trên các đoạn có hình chiếu khác 0.
Học sinh
HS thao tác mô phỏng, đo đoạn cam (hình chiếu $d$ ) bằng thước, tính $A = qEd$ cho từng đường, ghi kết quả vào phiếu. Dự kiến HS gặp khó khăn khi tính công trên đường cong: GV hướng dẫn chia đường cong thành các đoạn nhỏ, phần vuông góc đường sức có công bằng 0.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV chọn 2 nhóm: một nhóm trình bày kết quả ba đường đi, một nhóm trình bày kết quả khi đổi dấu điện tích. GV đặt câu hỏi phản biện: "Nếu đường đi dài hơn thì công có tăng không?"
Học sinh
Đại diện nhóm trình bày: "Cả ba đường đều cho $A = 60\,\mu\mathrm{J}$ ." "Khi đổi thành $-1\,\mu\mathrm{C}$ thì công là $-60\,\mu\mathrm{J}$ ." HS trả lời câu hỏi phản biện: "Đường dài hơn không làm công tăng vì công chỉ phụ thuộc hình chiếu lên đường sức và vị trí đầu, cuối."
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: công của lực điện không phụ thuộc hình dạng đường đi; lực điện là lực thế. Công trong điện trường đều $A = qEd$ , $d$ là hình chiếu có dấu lên phương đường sức (đi cùng chiều $\vec{E}$ thì $d$ dương, ngược chiều thì $d$ âm, vuông góc thì $d = 0$ ). GV nhấn mạnh: dấu của $q$ ảnh hưởng đến dấu của công.
Học sinh
HS ghi vào vở: "Công của lực điện không phụ thuộc đường đi; $A = qEd$ với $d$ là hình chiếu có dấu." HS tự sửa phiếu nếu có sai sót.

Hoạt động 2.2: Hình thành kiến thức mới · 20 phút

Thế năng điện và liên hệ với công của lực điện

a) Mục tiêu

Nêu được thế năng điện của điện tích trong điện trường; giải thích được công của lực điện bằng độ giảm thế năng $A_{MN} = W_M - W_N$ ; nhận biết vai trò của mốc thế năng.

b) Nội dung

Từ kết quả hoạt động trước, nhóm xét điện tích $q = +1\,\mu\mathrm{C}$ đi từ M đến N với mốc thế năng đặt ở bản âm, cho $W_M = 80\,\mu\mathrm{J}$ và $W_N = 20\,\mu\mathrm{J}$ . Nhóm tính $A_{MN}$ theo hai cách: (a) $A_{MN} = qEd$ ; (b) $A_{MN} = W_M - W_N$ , rồi so sánh. Nhóm trả lời: (1) Khi lực điện sinh công dương, thế năng tăng hay giảm? (2) Khi điện tích đi ngược lực điện thì thế năng thay đổi thế nào? (3) Nếu đổi mốc thế năng thì công giữa M và N có đổi không? Nhóm hoàn thành Phiếu học tập số 2.

c) Sản phẩm

Phiếu học tập số 2: $A_{MN} = qEd = 60\,\mu\mathrm{J}$ và $A_{MN} = W_M - W_N = 80 - 20 = 60\,\mu\mathrm{J}$ , hai kết quả trùng nhau. Khi $A > 0$ thì $W$ giảm; khi $A < 0$ (điện tích đi ngược lực điện, $q > 0$ ) thì $W$ tăng. Đổi mốc thế năng không làm thay đổi công $A_{MN}$ và hiệu thế năng $W_M - W_N$ . Khái niệm: thế năng điện là năng lượng của điện tích gắn với vị trí của nó trong điện trường.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV phát Phiếu học tập số 2 và nêu nhiệm vụ: tính $A_{MN}$ theo hai cách, rút ra mối liên hệ giữa công và độ giảm thế năng, rồi trả lời ba câu hỏi gợi ý.
Học sinh
HS đọc đề, nhận nhiệm vụ trong nhóm cũ, phân công người tính toán và người ghi kết luận.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV nhắc HS nhớ định nghĩa thế năng trọng trường để so sánh: công sinh ra bởi lực thế bằng độ giảm thế năng. GV gợi ý nhóm kiểm tra lại dấu khi điện tích đi ngược lực.
Học sinh
HS tính: $A_{MN} = 2 \times\!$ ... cụ thể $A_{MN} = qEd = 1\times10^{-6}\times1000\times0{,}06 = 6\times10^{-5}$ J; $A_{MN} = W_M - W_N = 80 - 20 = 60\,\mu\mathrm{J}$ . HS nhận thấy hai kết quả trùng nhau và trả lời câu hỏi gợi ý.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời một nhóm trình bày phép so sánh hai cách tính và một nhóm trình bày câu trả lời về dấu của công và thế năng. GV hỏi thêm: "Nếu chọn mốc ở bản dương thì $W_M$ và $W_N$ thay đổi, $A_{MN}$ có thay đổi không?"
Học sinh
Đại diện nhóm trình bày: "Công dương thì thế năng giảm từ 80 xuống 20 µJ." HS trả lời câu hỏi thêm: "Công không đổi vì $W_M - W_N$ không đổi khi cùng cộng một hằng số vào hai thế năng."
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: thế năng điện là năng lượng của điện tích gắn với vị trí trong điện trường; $A_{MN} = W_M - W_N$ ; công dương làm thế năng giảm, công âm làm thế năng tăng; mốc thế năng không ảnh hưởng đến công. GV liên hệ với thế năng trọng trường đã học.
Học sinh
HS ghi vào vở: "Thế năng điện: năng lượng của điện tích gắn với vị trí trong điện trường; $A_{MN} = W_M - W_N$ ." HS so sánh với thế năng trọng trường và ghi nhận sự tương tự.

Hoạt động 3: Luyện tập · 20 phút

Luyện tập tính công, thế năng và độ biến thiên thế năng

a) Mục tiêu

Vận dụng được $A = qEd$ và $A_{MN} = W_M - W_N$ để giải bài tập; nhận biết dấu của công và chiều biến thiên thế năng; phân tích tính chất trường thế qua các câu hỏi đúng sai và bài tập so sánh đường đi.

b) Nội dung

HS làm việc cá nhân 5 phút với các bài 1, 2, 3 và 4; sau đó làm việc theo cặp với bài 5, 6, 7 và 8. Đề bài:

$q = 2\,\mu\mathrm{C}$ , $E = 1000$ V/m, $d = 0{,}03$ m theo chiều $\vec{E}$ . Tính $A$ theo đơn vị µJ.
$W_M = 0{,}008$ J, $W_N = 0{,}003$ J. Tính $A_{MN}$ .
$A_{MN} = 0{,}004$ J, $W_M = 0{,}010$ J. Tính $W_N$ .
Điện tích đi vuông góc đường sức trong điện trường đều. Tính công của lực điện.
Công của lực điện dương thì thế năng điện thay đổi thế nào? A. Giảm; B. Tăng; C. Luôn bằng 0; D. Không liên quan.
Trong điện trường tĩnh, xét tính đúng/sai: a) Công của lực điện trên đường kín bằng 0; b) Công phụ thuộc hình dạng đường đi; c) Đổi mốc thế năng không làm đổi $A_{MN}$ ; d) $d$ trong $qEd$ cần lấy dấu theo phương $\vec{E}$ .
Điện tích $q > 0$ đi ngược chiều $\vec{E}$ trong điện trường đều. Thế năng điện thay đổi thế nào? A. Luôn bằng 0; B. Không xác định dù biết hai điểm; C. Tăng; D. Giảm.
Điện tích đi từ M tới N theo hai đường khác nhau trong điện trường tĩnh. Công theo đường 1 là $-0{,}02$ J. Tìm công theo đường 2 và độ biến thiên thế năng.

c) Sản phẩm

Đáp án:

$A = 2\times10^{-6}\times1000\times0{,}03 = 6\times10^{-5}$ J $= 60\,\mu\mathrm{J}$ .
$A_{MN} = W_M - W_N = 0{,}008 - 0{,}003 = 0{,}005$ J.
$W_N = W_M - A_{MN} = 0{,}010 - 0{,}004 = 0{,}006$ J.
$A = 0$ vì $d = 0$ .
Đáp án A: giảm, vì $A = W_{\text{đầu}} - W_{\text{cuối}} > 0$ .
a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.
Đáp án C: tăng, vì lực điện sinh công âm.
Công theo đường 2 cũng là $-0{,}02$ J vì lực điện là lực thế; $\Delta W = W_N - W_M = -A = +0{,}02$ J, thế năng tăng 0,02 J. Lí do: công không phụ thuộc đường đi.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV trình chiếu đề bài và nêu thời gian: 5 phút làm cá nhân bài 1 đến 4; 10 phút làm theo cặp bài 5 đến 8. GV nhắc HS ghi rõ đơn vị và dấu khi tính.
Học sinh
HS nhận đề, làm cá nhân vào vở nháp; sau đó ghép cặp với bạn bên cạnh để làm bài 5 đến 8.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV quan sát, kiểm tra nhanh một số bài tính, đặc biệt đổi đơn vị $\mu\mathrm{C}$ sang C và µJ sang J. Gợi ý HS kiểm tra dấu công bằng quy tắc: sinh công dương thì thế năng giảm.
Học sinh
HS tính toán và thảo luận đáp án trong cặp. Dự kiến lỗi thường gặp: quên đổi $\mu\mathrm{C}$ sang C, lấy dấu công sai khi điện tích đi ngược chiều lực.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV gọi ngẫu nhiên 3 HS trình bày đáp án bài 1, 3 và 8; yêu cầu cả lớp nhận xét. GV hỏi thêm về ý d bài 6.
Học sinh
HS trình bày: bài 1 cho 60 µJ; bài 3 cho $W_N = 0{,}006$ J; bài 8 cho công đường 2 là $-0{,}02$ J. HS nhận xét và giải thích được ý d.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt các điểm dễ nhầm: dấu của $d$ phụ thuộc chiều dịch chuyển so với $\vec{E}$ ; công dương làm thế năng giảm; công không phụ thuộc đường đi. GV sửa lỗi phổ biến nếu có.
Học sinh
HS sửa bài vào vở, ghi lại các lưu ý về dấu và đơn vị.

Hoạt động 4: Vận dụng · 17 phút

Vận dụng: năng lượng điện trong máy gia tốc và pin

a) Mục tiêu

Vận dụng kiến thức về công và thế năng điện để giải thích hiện tượng thực tế: gia tốc hạt trong máy gia tốc và năng lượng tích trong pin; đề xuất cách xác định công từ dữ liệu đo.

b) Nội dung

Nhóm 4 HS thảo luận hai tình huống: (1) Trong máy gia tốc, một hạt mang điện được đưa từ vị trí có thế năng lớn đến vị trí có thế năng nhỏ hơn trong điện trường. Hạt thu được động năng. Hãy giải thích bằng công của lực điện và độ giảm thế năng. (2) Pin tích năng lượng dưới dạng thế năng điện. Khi pin phát điện, các điện tích di chuyển trong mạch và năng lượng được giải phóng. Hãy giải thích vì sao công của lực điện liên quan đến độ giảm thế năng. Mỗi nhóm trả lời thêm: nếu biết $q = 2\,\mu\mathrm{C}$ , $E = 1000$ V/m và điện tích đi 0,05 m cùng chiều $\vec{E}$ thì công là bao nhiêu? Phần này có thể giao HS làm thêm ở nhà: tìm thêm một ứng dụng khác của thế năng điện và viết 3 đến 5 dòng giải thích.

c) Sản phẩm

Tình huống 1: lực điện sinh công dương làm thế năng giảm, phần thế năng giảm chuyển thành động năng của hạt; $A = W_{\text{đầu}} - W_{\text{cuối}}$ . Tình huống 2: khi điện tích chuyển động dưới tác dụng của lực điện, công của lực điện bằng độ giảm thế năng, năng lượng được giải phóng và sử dụng trong mạch. Phép tính thêm: $A = 2\times10^{-6}\times1000\times0{,}05 = 1\times10^{-4}$ J $= 100\,\mu\mathrm{J}$ . Bài về nhà (tùy chọn): ứng dụng khác của thế năng điện và giải thích bằng công của lực điện.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV nêu hai tình huống thực tế và yêu cầu nhóm trả lời kèm phép tính thêm. Nhắc HS dùng khái niệm công của lực điện và độ giảm thế năng.
Học sinh
HS đọc tình huống, thảo luận nhóm trong khoảng 6 phút và ghi đáp án vào giấy nháp.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV gợi ý: "Hạt được tăng tốc thì lực điện sinh công gì? Thế năng biến đổi theo chiều nào?" GV hỗ trợ nhóm tính $A = qEd$ với $d = 0{,}05$ m.
Học sinh
HS thảo luận, tính công và thống nhất câu trả lời. Dự kiến HS trả lời: "Hạt thu động năng vì lực điện sinh công dương làm thế năng giảm."
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời mỗi tình huống một nhóm trình bày; các nhóm khác bổ sung hoặc đặt câu hỏi.
Học sinh
Đại diện nhóm trình bày: "Công dương làm thế năng giảm, phần giảm này thành động năng." "Phép tính: $A = 100\,\mu\mathrm{J}$ ." Nhóm khác nhận xét và đặt câu hỏi về dấu của công.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: công của lực điện bằng độ giảm thế năng điện; trong máy gia tốc và pin đều có chuyển hóa giữa thế năng điện và các dạng năng lượng khác. GV giao bài tập về nhà.
Học sinh
HS ghi vào vở tóm tắt bài, ghi nhớ: công của lực điện không phụ thuộc đường đi; $A_{MN} = W_M - W_N$ ; ghi nhận bài về nhà.

Phiếu học tập

Phiếu học tập số 1

Đề: Điện tích $q = +1\,\mu\mathrm{C}$ dời từ M (cách bản âm 8 cm) tới N (cách bản âm 2 cm) trong điện trường đều $E = 1000$ V/m (hai bản cách nhau 10 cm). Thực hiện mô phỏng NeoEdu theo ba đường: đường thẳng, đường gãy khúc, đường cong.

Bảng cần điền (đường đi / hình chiếu $d$ lên đường sức / công $A$ ):
Đường thẳng MN: $d$ = ..., $A$ = ...
Đường gãy khúc: $d$ = ..., $A$ = ...
Đường cong: $d$ = ..., $A$ = ...
Trả lời: 1) Đoạn vuông góc đường sức có công bằng bao nhiêu? Vì sao? 2) Đoạn đi ngược chiều lực điện có công dương hay âm? 3) Công của lực điện có phụ thuộc hình dạng đường đi không? Vì sao?
Đổi $q = -1\,\mu\mathrm{C}$ : $A$ = ...; thế năng tăng hay giảm?
Kết luận (điền vào chỗ trống): Công của lực điện không phụ thuộc ..., chỉ phụ thuộc ... và ....
Gợi ý đáp án: $d = 0{,}06$ m; $A = 60\,\mu\mathrm{J}$ cho cả ba đường; đoạn vuông góc có $A = 0$ ; đoạn ngược chiều có công âm; không phụ thuộc hình dạng đường đi; $A = -60\,\mu\mathrm{J}$ , thế năng tăng.

Phiếu học tập số 2

Đề: Với mốc thế năng đặt ở bản âm, điện tích $q = +1\,\mu\mathrm{C}$ có $W_M = 80\,\mu\mathrm{J}$ và $W_N = 20\,\mu\mathrm{J}$ .

Tính $A_{MN}$ theo cách 1: $A_{MN} = qEd$ = ...
Tính $A_{MN}$ theo cách 2: $A_{MN} = W_M - W_N$ = ...
So sánh hai kết quả: ...
Trả lời: 1) Khi công của lực điện dương thì thế năng tăng hay giảm? 2) Khi điện tích đi ngược lực điện ( $q > 0$ ) thì thế năng thay đổi thế nào? 3) Nếu chọn mốc thế năng ở bản dương thì $A_{MN}$ có đổi không? Vì sao?
Khái niệm cần hoàn thiện: Thế năng điện là ... của điện tích gắn với ... trong điện trường.
Gợi ý đáp án: $A_{MN} = 60\,\mu\mathrm{J}$ (cả hai cách trùng nhau); công dương thì thế năng giảm; đi ngược lực điện thì thế năng tăng; $A_{MN}$ không đổi vì $W_M - W_N$ không đổi khi đổi mốc; năng lượng; vị trí.

Hướng dẫn về nhà

Ôn lại công thức $A = qEd$ và $A_{MN} = W_M - W_N$ ; chú ý dấu của $q$ và dấu của $d$ khi giải bài.
Làm lại bài 1 đến 8 trong phần luyện tập vào vở, ghi rõ đơn vị $\mu\mathrm{C}$ , V/m, m, µJ hoặc J.
Tự thực hiện thêm bài toán: điện tích $q = 2\,\mu\mathrm{C}$ đi 0,05 m cùng chiều $\vec{E} = 1000$ V/m; tính công và cho biết thế năng giảm hay tăng.
Tìm một ứng dụng khác của thế năng điện trong đời sống (ví dụ: một thiết bị điện tử, tụ điện) và viết 3 đến 5 dòng giải thích bằng công của lực điện và độ giảm thế năng.
Truy cập trang bài học NeoEdu (neoedu.vn/learn/11/physics/bai-19-the-nang-dien), làm các bài tập tương tác để tự kiểm tra kiến thức.

Giáo án do NeoEdu soạn với sự hỗ trợ của AI, dựa trên nội dung bài học trên Học liệu. Thầy cô nên đọc lại và điều chỉnh cho phù hợp với học sinh của mình; bản Word để sửa trực tiếp.