《高二物理人教选修31同步课件第一章学案5电势能和电势》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理人教选修31同步课件第一章学案5电势能和电势（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第一章,静电场,学案5 电势能和电势,目标定位,1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化的关系. 2.理解电势能、电势的概念，能根据电场线判断电势高低. 3.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点.,知识探究,自我检测,一、静电力做功的特点,问题设计,知识探究,答案静电力FqE，静电力与位移夹角为，静电力对试探电荷q做的功WF|AB|cos qE|AM|.在线段AM上静电力做的功W1qE|AM|，在线段MB上静电力做的功W20，总功WW1W2qE|AM|.,2.若q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论. 答案WqE|AM|.电荷在匀强电场中从不同路径
2、由A运动到B，静电力做功相同.说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关.,要点提炼,1.静电力做功的特点：静电力对某电荷所做的功，与该电荷的 有关，与电荷经过的 无关，与电场是否是匀强电场也无关. 2.静电力做功与重力做功相似，只要初、末位置确定了，移动电荷q做的功就是确定值.,电荷量,路径,二、电势能,问题设计,类比重力做功与重力势能变化的关系，静电力做正功，电势能如何变化？静电力做负功，电势能如何变化？静电力做功与电势能变化有怎样的数量关系？ 答案静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加. 静电力做功的值等于电势能的变化量，即：WABEpAEpB.,要点提炼,1.电势能：由于
3、移动电荷时 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 ，可用 表示. 2.电场力做功是电势能变化的量度，用公式表示为WAB ，即电场力做正功，电荷的电势能 ，电场力做负功，电荷的电势能 .,静电力做的功,电势能,EpAEpB,减少,增加,Ep,3.电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到 位置时静电力做的功. 4.电势能具有相对性. 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷 处的电势能规定为零，或把电荷在 上的电势能规定为零.,零势能,无限远,大地表面,延伸思考,当正电荷顺着电场线运动时，静电力做什么功？电势能是增加还是减少？当负电荷顺着电场线运动时，静电力做什么功？电势能是增加
4、还是减少？ 答案正电荷顺着电场线运动时，静电力做正功，电势能减少.负电荷顺着电场线运动时，静电力做负功，电势能增加.,三、电势,问题设计,如图2所示的匀强电场，场强为E，取O点为零 势能点，A点距O点为l，AO连线与电场线的夹 角为.电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电 势能为多少？电势能与电荷量的比值各是多少？,图2,答案由EpAEpOWAOEqlcos ，知电荷量为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为Eqlcos 、2Eqlcos ；电势能与电荷量的比值相同，都为Elcos .,要点提炼,1.电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的 ，叫做这一点的电势.如果用表示电势，用Ep表示电荷
5、q的电势能，则 ，单位为 ，符号为 . 2.电势的标量性：电势是 量，只有大小，没有方向，但有正负之分，电势为正表示比零电势 ，电势为负表示比零电势 .,比值,伏特,V,标,高,低,3.电势的相对性：零电势点的选取原则：一般选 或处为零电势点，只有选取了零电势点才能确定某点的电势大小. 4.电势是描述电场性质的物理量，决定于 本身，与试探电荷 .,大地,无限远,电场,无关,5.判断电势高低的方法： (1)利用电场线：沿着电场线方向电势逐渐 (此为主要方法)； (2)利用公式 判断，即在正电荷的电势能越大处，电势越 ，负电荷电势能越大处，电势越 .,降低,高,低,四、等势面,问题设计,1.类比地
6、图上的等高线，简述什么是等势面？ 答案电场中电势相等的点构成的面.,2.为什么等势面一定跟电场线垂直？ 答案在同一等势面上移动电荷时，电势能不变，所以电场力不做功，即电场力方向与等势面垂直，如果不垂直，电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就要做功，所以等势面一定跟电场线垂直.,要点提炼,1.电场中电势 的各点构成的面叫等势面. 2.等势面的特点： (1)在同一等势面上移动电荷时，静电力 . (2)电场线跟等势面垂直，并且由电势 的等势面指向电势 的等势面. (3)等势面密的地方，电场强度较 ；等势面疏的地方，电场强度较 . (4)任意两个等势面不相交.,相同,不做功,高
7、,低,强,弱,请大致画出点电荷、等量异号点电荷、等量同号点电荷和匀强电场的等势面.简述它们的特点？,答案,延伸思考,(1)点电荷的等势面：点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面. (2)等量异号点电荷的等势面：等量异号点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线. (3)等量同号点电荷的等势面：等量正点电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低.连线上和中垂线上关于中点的对称点等势.等量负点电荷连线的中点电势最高，中垂线上,该点的电势最低.从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势. (4)匀强电场的等势
8、面：匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面.,说明：等势面密集处电场线也密集.任意两个等势面不会相交.,典例精析,一、静电力做功与电势能变化的关系,例1在电场中把一个电荷量为6106 C的负电荷从A点移到B点，克服静电力做功3105 J，则电荷从A到B的过程中，电势能变化了多少？是增加还是减少？若规定电荷在B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大？,解析电荷克服静电力做功，即静电力做负功，有WAB3105 J.由WABEpAEpB知，电势能变化了3105 J；由于静电力做负功，则电势能增加. 若EpB0，则由WABEpAEpB得EpA3105 J. 答案3105 J增加310
9、5 J,二、对电势的理解及电势高低的判断,例2如果把电荷量q1.0108 C的电荷从无限远移到电场中的A点，需要克服静电力做功W1.2104 J，那么： (1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？,解析静电力做负功，电势能增加，无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即0，Ep0. 由WAEpEpA得EpAEpWA0(1.2104 J)1.2104 J 再由A 得A1.2104 V,答案1.2104 J1.2104 V,(2)q未移入电场前，A点的电势是多少？,解析A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2104 V. 答案1.
10、2104 V,例3如图3所示，图中的实线表示电场线，虚 线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨 迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定() A.M点的电势高于N点的电势 B.M点的电势低于N点的电势 C.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 D.粒子在M点的电势能大于在N点的电势能,图3,解析沿着电场线的方向电势降低，故选项A正确，选项B错误； 电场线越密，场强越大，同一粒子受到的电场力越大，故选项C错误； 粒子从M点到N点电场力做正功，所以电势能减小，所以选项D正确. 答案AD,三、等势面的特点和应用,例4下面关于等势面的说法，正确的是() A.电荷在等势面上移动时，由于不受电场
11、力作用，所以 说电场力不做功 B.在同一个等势面上各点的场强大小相等 C.两个不等电势的等势面可能相交 D.若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度 能反映场强的大小,解析等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A错.等势面上各点场强大小不一定相等，等势面不可能相交，B、C错. 等差等势面的疏密反映场强的大小，D对. 答案D,课堂要点小结,1.(静电力做功与电势能变化的关系)在电场中，把电荷量为4109 C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6108 J，以下说法中正确的是() A.电荷在B点具有的电势
12、能是6108 J B.B点电势是15 V C.电荷的电势能增加了6108 J D.电荷的电势能减少了6108 J,1,2,3,自我检测,解析电荷在电场中某点的电势能具有相对性，只有确定了零势点，B点的电势、电荷在B点的电势能才是确定的数值，故选项A、B错误； 由于电荷从A移到B的过程中是克服静电力做功6108 J，故电荷电势能应该是增加了6108 J，选项C正确，选项D错误. 答案C,1,2,3,1,2,3,2.(对电势的理解)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从该点移 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
13、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,1,2,3,解析由电势的定义可知A正确. 由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B正确. 虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，因此C错误. 电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D正确. 答案ABD,1,2,3,3.(电场线和等势面)如图4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,图4,1,2,3,解析由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误. 电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误. 由题图数据可知D正确. 答案AD,
