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1、第四节第四节 电势能、电势及电势差电势能、电势及电势差教学目标：教学目标：（一）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。3、理解掌握电势差的概念、定义式与应用（二）过程与方法（二）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。理解掌握电势差的概念、定义式与应用（三（三）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
2、强科学探究的价值观。 重点重点：理解掌握电势能、电势、电势差、等势面的概念及意义。 难点难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题，能根 据电势差的定义式进行有关计算 教学过程：教学过程：新课教学：新课教学：1静电力做功的特点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【结论结论】：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始：在任何电场
3、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。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。（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：PBPAEEW AB注意：注意：电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加的电势能增加电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势
4、能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。若规定无穷远处的电势能为零则在正电荷产生的电场中正若规定无穷远处的电势能为零则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。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。一点具有的电势能都为正。求电荷在电场中某点具有的电势能求电荷在电场中某点具有的电势能电荷在电场中某一点电荷在电场
5、中某一点 A 具有的电势能具有的电势能 EP等于将该点电荷由等于将该点电荷由 A点移到电势零点电场力所做的功点移到电势零点电场力所做的功 W 的。即的。即 EP=W求电荷在电场中求电荷在电场中 A、B 两点具有的电势能高低两点具有的电势能高低将电荷由将电荷由 A 点移到点移到 B 点根据电场力做功情况判断，电场力做正点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在功，电势能减小，电荷在 A 点电势能大于在点电势能大于在 B 点的电势能，反之电点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在场力做负功，电势能增加，电荷在 B 点的电势能小于在点的电势能小于在 B 点的电势点的电势能。能
6、。电势能零点的规定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。置。关于电势能零点的规定：关于电势能零点的规定：P19（大地或无穷远默认为零）（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，为电势能零点，则则 A 点的电势能为：点的电势能为： ABABPAqELWE3电势电势-表征电场性质的重要物理量度表征电场性质的
7、重要物理量度1、电势（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）公式：（与试探电荷无关）qEp（3）单位：伏特（V）（4）标失性：电势是标量只有大小没有方向，但有正负之分，正负表示电势的高低注意：（注意：（1 1）电势具有相对性。电场中某一点的电势的数值与零电势）电势具有相对性。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（大地或无穷远默认为零）认为零） ，选择零电势后若该点电势高于零电势则为正，反之为负，选择零电势后若该点
8、电势高于零电势则为正，反之为负（2 2）为定义式，为定义式，与试探电荷无关，只与在电场中的位置有与试探电荷无关，只与在电场中的位置有qEp关关（3 3）使用公式进行计算时要带符号计算）使用公式进行计算时要带符号计算2、电势差（1）定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压。用表示。ABU（2）公式： 或 BAABUABABU所以有：=- （注意下标的对应）（注意下标的对应）ABUBAU注意：（注意：（1 1）电势差也是标量，可正，可负。）电势差也是标量，可正，可负。（2 2）电势差与零电势的选择无关，没有相对性）电势差与零电势的选择无关，没有相对性（3 3）电势差与电势一样与）电势差与电势一样与试
9、探电荷无关，只与在电场中的试探电荷无关，只与在电场中的位置有关位置有关3、静电力做功与电势差的关系电荷 Q 在电场中从 A 移动到 B 时，静电力做的功 WAB等于电荷在A、B 两点的电势能之差。推导：ABBABAPBPAABqUqqqEEW所以有： 或 ABABqUWqWUAB AB即：电场中 A、B 两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷Q 的比值。注意：电场中注意：电场中 A、B 两点间的电势差跟移动电荷的路径无关，只两点间的电势差跟移动电荷的路径无关，只与与 AB 位置有关位置有关对公式使用的说明：（对公式使用的说明：（1）带符号计算）带符号计算（2）取绝对值计算，正负根据电场力做功
10、判断）取绝对值计算，正负根据电场力做功判断4、电势高低的判断方法（1）电场线法沿着电场线的方向电势逐渐降低（2）场源电荷判断法离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低（3）电场力做功判断法电场力对正电荷做正功，电荷从高电势向低电势移动电场力对负电荷做正功，电荷从低电势向高电势移动5、等势面定义：电场中电势相等的点构成的面等势面的特点： 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。等势面越密，电场强度越大等势面不相交，不相切等势面的用途：由等势面描绘电场线。几种电场的电场线及等势面注意：
11、注意：等量同种电荷连线和中线上等量同种电荷连线和中线上连线上：中点电势最小连线上：中点电势最小中线上：由中点到无穷远电势逐渐减小，无穷远电势为中线上：由中点到无穷远电势逐渐减小，无穷远电势为零。零。等量异种电荷连线上和中线上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。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。中线上：各点电势相等且都等于零。巩固练习：巩固练习：1.在电场中 （ ）A.某点的电场强度大，该点的电势一定高B.某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大C.某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零D.某点的电势为零，检验电荷在该点的
12、电势能一定为零2.下列几种说法中正确的是 （ ）A.从电场外移动一个单位正电荷到电场中某一点，电场对此电荷所做的功在数值上等于该点的电势B.一个单位正电荷在电场力的作用下从电场中的一点移动到另一点，其电势能的变化等于这两点间的电势之差C.将一电荷匀速地从电场中的一点移到另一点，外力所做的功等于该电荷电势能的变化量D.在电场中电势能越高处，电场强度一定越大3.关于场强与电势的关系，下列说法正确的是（ ）A.场强相等的各点，电势也一定相等B.电势为零的位置，场强也一定为零C.电势高的位置，场强一定大D.沿场强的反方向，电势逐渐升高4.关于电场中的电场强度和电势，下列说法正确的是（ ）A.电场强度大
13、的地方，电势一定高B.等势面上各点的电场强度大小一定相等C.等势面一定跟电场线垂直，即跟电场的方向垂直D.沿着电场线的方向，电势越来越低5.a、b 为电场中两点，且 a 点电势高于 b 点，则（ ）A.把负电荷从 a 点移到 b 点电场力做负功，电势能增加B.把正电荷从 a 点移到 b 点电场力做正功，电势能减少C.无论移动的是正电荷还是负电荷，电荷的电势能都要减少D.以上说法都不对6.如图所示，在场强为 E 的匀强电场中有相距为 l 的两点 A、B 两点，Q 连线 AB 与电场线的夹角为 ，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，电场力做功 W1=_；若
14、沿路径 ACB 移动该电荷，电场力做功 W2=_；若沿曲线ADB 移动该电荷，电场力做功 W3=_。由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是_。7.如图所示,实线为一匀强电场的电场线，一个带电粒子射入电场后，留下一条从 a 到 b 虚线所示的径迹，重力不计，下列判断正确的是（） A.b 点电势高于 a 点电势 B.粒子在 a 点的动能大于在 b 点的动能C.粒子在 a 点的电势能小于在 b 点的电势能D.场强方向向左8.有一带电粒子沿图中的 AB 曲线穿过一匀强电场，a、b、c。d 均为匀强电场中的等势面，且电势UaUbUcUd,若不计粒子所受重力,那么( )A.粒子一定带负电B.粒子的运动轨迹是抛物线C.从 A 点运动到 B 点粒子的电势能增加D.粒子的动能和电势能之和在运动过程中保持不变
