1.4电势能和电势讲义

选修3-1第一章  静电场 第三节  电势能和电势 导学案 一、要点知识： (一)复习导学 1．静电力、电场强度概念，    2．回顾重力做功的特点是什么? 从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能？ (二)合作探究 1．静电力做功的特点 结合图（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。 （1） q沿直线从A到B （2） q沿折线从A到M、再从M到B （3） q沿任意曲线线A到B     结果都一样即：W=qELAM =qELABcos 【结论】：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。 与重力做功类比，引出： 2． 电势能 （1）电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。(标量) （2）静电力做功与电势能变化的关系：         静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为： 注意： ①电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加 ②电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。 ③在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。 在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。 ④求电荷在电场中某点具有的电势能 电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势能零点电场力所做的功W的。 即EP=W ⑤求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低 将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在A点的电势能小于在B点的电势能。 ⑥电势能零点的规定     若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置（任意性）。（大地或无穷远默认为零） 所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：            3．电势---表征电场能的性质的物理量度 通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。 （1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用表示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。 （2）定义式：（与试探电荷无关）      （3）单位：伏特（V） （4）电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降低的方向） （5）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择．（大地或无穷远默认为零） 4．等势面 ⑴定义：电场中电势相等的点构成的面 ⑵等势面的性质： 1 在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功 2 电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 3 等势面越密，电场强度越大    ④等势面不相交，不相切 ⑶等势面的用途：由等势面描绘电场线。 ⑷几种电场的电场线及等势面 注意：①等量同种正电荷连线和中线上 连线上：中点电势最小 中线上：由中点到无穷远电势逐渐减小，无穷远电势为零。 ②等量异种电荷连线上和中线上 连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐减小。 中线上：各点电势相等且都等于零。 二、典例分析： 知识点一：电场力做功的特点 例1．如上图所示，在电场强度为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点．若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________． 知识点二：电场力做功与电势能变化的关系 例2．如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．由图可知(  ) A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功 C．粒子从K到L的过程中，电势能增加  D．粒子从L到M的过程中，动能减少 知识点三：电势 例3．关于电势，下列说法正确的是(  ) A．电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功 B．电场中某点的电势与零电势点的选取有关 C．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低 D．电势是描述电场能的性质的物理量 知识点四　等势面 例4．如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则(  ) A．A点场强小于B点场强    B．A点场强方向指向x轴负方向 C．A点场强大于B点场强    D．A点电势高于B点电势 电场中电势高低的判断方法 例5．在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5 C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4 J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3 J，则M、N、P三点电势高低关系是怎样的？ 三、训练测试： （一）选择题 1．如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把+q和-q的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是    (    ) A．放上+q时，它们的电势能EPA＞EPB＞EPC  B．放上+q时，它们的电势能EPA＜EPB＜EPC C．放上－q时，它们的电势能EPA＞EPB＞EPC  D．放上－q时，它们的电势能EPA＜EPB＜EPC 2．如图，是某电场中的一条直电场线，一电子（重力不计）从a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，则可判断(    ) A．该电场一定是匀强电场               B．场强Ea一定小于Eb C．电子具有的电势能EPa一定大于EPb      D．两点的电势φa一定低于φb 3.关于电场中的电场线，下列说法正确的是 (    ) A.带正电的点电荷在电场力作用下，运动的轨迹和电场线重合   B.沿电场线方向电场强度逐渐减小 C.沿电场线方向电势逐渐降低                               D.电荷沿电场线方向运动，电势能减少 4．电场中有A、B两点，把电荷从A点移到B点的过程中，电场力对电荷做正功，则(  )      A．电荷的电势能减少                    B．电荷的电势能增加  C．A点的场强比B点的场强大            D．A点的场强比B点的场强小 5．下列关于电场中场强与电势能、电势的关系说法正确的是(    )               A．电荷在电势高处电势能也一定大      B．场强越大的地方电势一定越高     C．场强为零的地方电势必为零          D．电势为零的地方场强可以不为零 6．如图所示，P、Q是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是O，A、B是中垂线上的两点，OA