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1、1选修 31 1.4 电势能和电势教学目标：知识与技能1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。过程与方法通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。情感态度与价值观尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。教学重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。教学难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。预习案1.静电
2、力（电场力）做功跟重力做功有相同的特点，即这种保守力做的功跟 有关，跟 无关。2.正是由于上述特点，所以静电力做功会对应一种势能的变化，这种势能叫 3. 在 中会具有电势能4.电荷在电场中某点具有的电势能，等于 功。5.电场力做的功跟电势能变化的关系为 。6.电势的定义是： 定义式是 。7 顺着电场线的方向电势 。8 等势面是 。电场线总是跟等势面 相交，并且由 等势面指向 的等势面。9.你能记住几种电场的等势面分布？ 教学案一、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?静电力做功使试探电荷的哪个物理量发生了改变？说明物体获得怎样的能量呢？今天我们就从这个问题入手，来探究是什
3、么能转化为试探电荷的动能？二、合作探究21静电力做功的特点结合课本图 1。4-1（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电场力做功的情况。思考：1 生活中从 A 运动到 B 的路径几条？在运动的过程必须有哪个物理量的作用？2.如果 A 和 B 是处在电场强度为 E的匀强电场，带电量为 q 的试探电荷从 A 运动到 B 有几条路径？在运动过程中受到哪个力的作用？q 沿直线从 A 到 B q 沿折线从 A 到 M、再从 M 到 Bq 沿任意曲线线 A 到 B练习：试求出上述 3 幅图中静电力做功是多少？（自己独立完成解题过程）由公式 W= Fscos = qEscos (s
4、为电荷初末位置在电场方向上的位移)思考：带正电的试探电荷在匀强电场中由 A 点沿不同的路径运动到 B 点过程中静电力做的功相同吗？类比重力做功，当电荷沿轨迹 3 运动时，可把它分成很多小段位移，而每一小段都可分解成与静电力垂直和平行两部分，所有平行于静电力方向的位移之和等于 AC 的长度，故静电力所做功为 W= |qEAC。结论：静电力做功与 路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关。说明：上述结论对于非匀强电场仍适用。静电力做功的特点:2电势能（与重力做功类比）疑惑：做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？类比重力做功与重力势能的关系，静电力对电荷做正功
5、时其电势能减少，动能增加，静电力对电荷做负功时其电势能增加，动能减少。由此可知：电荷在电场中不同的位置也具有不同的势能，我们把这种势能称为电势能。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 能，这种势能叫做电势能。静电力做功与电势能变化的关系的探究分析正电荷在匀强电场中从 A 到 B 和从 B 到 A 移动过程BA3分析：第一幅：电场力方向 电荷的运动方向 说明电场力的方向与电荷的运动方向 电场力做 功.第二幅：电场力方向 电荷的运动方向 说明电场力的方向与电荷的运动方向 电场力做 功.思考 1：如果说“功是能量变化的量度”那么电场力做功是什么能的量度呢？静电力做功与
6、电势能变化的关系？结论 1：功是能量转化的量度，电场力对电荷做正功，电荷的电势能 电场力对电荷做负功，电荷的电势能 故静电力所做的功等于电荷电势能的减少量，即表达式说明了静电力做功与电势能变化的关系）ABWPBE例 1. 如图,在场强 的匀强电场中,点电荷 q=+1c 从 A 移动到 B,AB 相距 L=1m,电CN310场力做功为多少?电势能如何变化?电荷在 B 点的具有的电势能多大？思考 2：当我们规定电荷在 B 点所具有的电势能为零时，电荷在 A 点所具有的电势能，即电荷在某点的电势能，等于 把它从该点移动到 位置时所做的功。PAE结论 2. 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动
7、到零势能位置所做的功规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。3、电势能是相对的，与零电势能面有关电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.4、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性5、电势能是标量6、重力势能与电势能的类比A BE+vA BE+v4思考：静电力做功与重力做功的差异？为什么会有这样的差异？由于电荷的电性 之分，正电荷沿着电场线方向移动时，静电力做 功，电势能 ；而负电荷沿着电场线方向移动时，静电力做 功，电势能 ；即等量的不同电荷在电场中同一位置所具有的电势能是 问题一、判断电荷在电场中 A、B 两点具有的电势能高低(仔细观察教
8、材 P17图 1.4-2；1.4-3)（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 B 点的电势能小于在 B 点的电势能。 ）问题二、求电荷在电场中某点具有的电势能（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： ）ABPAqELW3电势-（表征电场性质的重要物理量度）1. 在重力场中可以把物体的重力势能与它的质量的比值定义为重力势。如果物体在地面上的重力势能为零，试写出重力势的表达式（1）定
9、义： 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）公式： （与试探电荷无关）（3）单位：伏特（V）（4）电势与电场线的关系： （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）(6) 正试探电荷沿电场线方向移动，其电势能减小，电势逐渐降低，故沿电场线方向电势逐渐降低。5例 2、把 q=410-9C 的试探电荷放在电场中的 A 点,具有 610-8 J 的电势能,求 A 点的电势 A.例 3.在同一条电场线上有 A、B 两点，已知将 q从 A 点移到 B 点，外力克服电场力做功，则电场线的
10、方向是由_点指向_点的；A、B 两点比较，_点的电势高。4等势面定义： 等势面的性质： 等势面的用途： 画出几种电场的电场线及等势面（教材 P19图 1.45）5 几种电场的电场线及等势面等量同种电荷连线和中线上连线上：中点电势 中线上：由中点到无穷远电势 ，无穷远电势 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。3. 电场中两个电势不同的等势面能不能相交？说明理由6巩固案1下列说法正确的是（ ）A. 在电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少B. 在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少C. 在电场中顺着电场线移动
11、正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少D. 在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电荷电势能增加2一个电荷只在电场力作用下从电场中的 A 点移到 B 点电场力做了 5106 J 的功，那么（ ）A电荷在 B 处时将具有 5106 J 的电势能B电荷在 B 处将具有 5106 J 的动能C电荷的电势能减少了 5106 JD电荷的动能增加了 5106 J3 如图所示，在 y 轴上关于 O 点对称的 A 、B 两点有等量同种点电荷Q，在 x 轴上 C 点有点电荷-Q ，且 CO=OD ,ADO =60.下列判断正确的是（ ）AO 点电场强度为零 BD 点电场强度为零C若将点电荷q 从 O 移向
12、C ，电势能增大D若将点电荷一 q 从 O 移向 C 电势能增大4 如图所示，电场中有 A、B 两点，则下列说法中正确的是（ ）A. 电势 ，场强 EB. 电势 ，场强 C. 将电荷 q从 A 点移到 B 点电场力做了正功D. 将电荷 分别放在 A、B 两点时具有的电势能 EAB5如图所示，把电量为510 9 C 的电荷，从电场中的 A 点移到 B 点，其电势能（选填“增大” 、 “减小”或“不变” ） ；若 A 点的电势UA15V， B 点的电势 UB10V，则此过程中电场力做的功为J.6 把 的 电 荷 从 电 场 中 点 移 到 电 势 为 的 点 ， 电 场 力 做qCVB150108
13、.3 610JAACJ的 正 功 ， 那 么 点 电 势 。 若 从 点 移 到 点 电 场 力 做的 负 功 ， 那 么 点 电 势 ， 间 电 势 差 。VBCU77将一个电量为210 8 C 的点电荷，从零电势点 S 移到 M 点要克服电场力做功4108 J，则 M 点电势 M=_，若将该电荷从 M 点移到 N 点，电场力做功14108 J，则 N 点电势 N=_，MN 两点间的电势差 UMN=_8 如图所示，在某点电荷的电场中，若取无穷远处电势为零，则 A 点电势为 30V，如果将 q109C 的电荷放在 A 点，它具有电势能为 3108J，如果把 q 从 A 移到 B，电场力做功的绝对值是 59J，则 q 在 B 点的电势能为_J ，电势B_V。9有一带电量 q=310 6 C 的点电荷，从电场中的 A 点移到 B 点时，克服电场力做功610-4J，从 B 点移到 C 点时电场力做功 910-4J.问：（1）以 B 为零势能点，电荷在 A点时的电势能 EPA1是多少？（2）如选取 C 点的电势能为零，则电荷在 A 点时的电势能 EPA2又是多少？A B
