《高中物理 第1章 静电场 4 电势能和电势课件 新人教版选修3-1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第1章 静电场 4 电势能和电势课件 新人教版选修3-1.ppt（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-1 静电场静电场第一章第一章4电势能和电势电势能和电势第一章第一章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建7学习目标定位学习目标定位知道静电力做功的特点，了解静电力做功和知道静电力做功的特点，了解静电力做功和电势能变化的关系电势能变化的关系 掌握电势能、电势的概念、公式和性质掌握电势能、电势的概念、公式和性质知道什么是等势面，理解等势面的特点知道什
2、么是等势面，理解等势面的特点课堂情景切入课堂情景切入我我们们知知道道重重力力做做正正功功，物物体体的的重重力力势势能能减减小小，其其高高度度降降低低(如如图图甲甲)；当当重重力力做做负负功功，物物体体的的重重力力势势能能增增大大，其其高高度度升升高高(如如图图乙乙)。那那么么当当电电场场力力做做正正功功(或或负负功功)时时(如如图图丙丙)，其其电电势势能能与电势又是怎样变化的呢？与电势又是怎样变化的呢？知识自主梳理知识自主梳理静电力做功的特点静电力做功的特点1.特点特点在在静静电电场场中中移移动动电电荷荷时时，静静电电力力做做的的功功与与电电荷荷的的_位置和位置和_位置有关，与电荷经过的路径位
3、置有关，与电荷经过的路径_。2适用范围适用范围该结论对于匀强电场和非匀强电场均适用。该结论对于匀强电场和非匀强电场均适用。起始起始终止终止无关无关电势能电势能1.概念概念电荷在电荷在_叫做电势能，可用叫做电势能，可用Ep表示。表示。2大小大小电电荷荷在在某某点点的的电电势势能能，等等于于静静电电力力把把它它从从该该点点移移动动到到_时所做的功。时所做的功。电场中的势能电场中的势能零势能位置零势能位置3与电场力做功的关系与电场力做功的关系静静电电力力做做的的功功等等于于电电势势能能的的_，用用公公式式表表示示WAB_。电电场场力力做做正正功功，电电势势能能_，电电场场力力做做负负功功，电电势势能
4、能_。4相对性相对性电电势势能能的的数数值值大大小小与与_的的选选取取有有关关。通通常常把把离离场场源电荷源电荷_或或_的电势能规定为零。的电势能规定为零。减少量减少量EPAEPB减小减小增加增加零势能点零势能点无穷远处无穷远处地球表面地球表面1.定义定义电电荷荷在在电电场场中中某某一一点点的的_与与它它的的_的的比比值值，叫做这一点的电势。叫做这一点的电势。3单位单位_，符号是，符号是V。电势电势电势能电势能电荷量电荷量伏特伏特4特点特点(1)相相 对对 性性 ： 电电 场场 中中 各各 点点 电电 势势 的的 高高 低低 ， 与与 所所 选选 取取 的的_的位置有关。的位置有关。(2)标标
5、量量性性：电电势势是是标标量量，只只有有大大小小，没没有有方方向向，但但有有_。5判断电势高低的办法判断电势高低的办法(1)在电场中沿着电场线的方向，电势逐渐在电场中沿着电场线的方向，电势逐渐_。(2)在在电电场场力力作作用用下下，静静止止的的正正电电荷荷从从_移移向向_。电势零点电势零点正负正负降低降低高电势高电势低电势低电势等势面等势面1.定义定义在电场中，在电场中，_叫做等势面。叫做等势面。2等势面特点等势面特点(1)等等势势面面上上各各点点电电势势相相等等，在在等等势势面面上上移移动动电电荷荷电电场场力力_。(2)等等势势面面一一定定跟跟电电场场线线_，而而且且电电场场线线总总是是由由
6、电电势势较高的等势面指向较高的等势面指向_的等势面。的等势面。(3)规规定定：画画等等势势面面时时，相相邻邻两两等等势势面面间间电电势势差差相相等等，这这样样，在在等等势势面面密密处处电电场场强强度度_，在在等等势势面面疏疏处处，电电场场强强度度_。电势相等的点组成的面电势相等的点组成的面不做功不做功垂直垂直电势较低电势较低较大较大较小较小重点难点突破重点难点突破一、对电势能的理解一、对电势能的理解1电势能的特点电势能的特点(1)电电势势能能是是由由电电场场和和电电荷荷共共同同决决定定的的，属属于于电电荷荷和和电电场场所所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。
7、(2)电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小。电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小。(3)电电势势能能是是相相对对的的，其其大大小小与与选选定定的的参参考考点点有有关关。确确定定电电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置。荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置。2电势能增减的判断方法电势能增减的判断方法(1)做功判断法做功判断法无无论论正正、负负电电荷荷，只只要要电电场场力力做做正正功功，电电荷荷的的电电势势能能一一定定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大。减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大。(2)电场线判断法电场线判断法正正电电荷荷
8、顺顺着着电电场场线线的的方方向向移移动动时时，电电势势能能逐逐渐渐减减小小；逆逆着着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。负负电电荷荷顺顺着着电电场场线线的的方方向向移移动动时时，电电势势能能逐逐渐渐增增大大；逆逆着着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小。电场线的方向移动时，电势能逐渐减小。3电势能与重力势能的比较电势能与重力势能的比较两种势能两种势能比较内容比较内容电势能电势能重力势能重力势能定义定义电场中的电荷具有电场中的电荷具有的势能的势能电势能电势能重力场中的物体具有的重力场中的物体具有的势能势能重力势能重力势能系统性系统性电荷和电场电荷和电场物体和地球
9、物体和地球大小的大小的相对性相对性电荷在某点的电势电荷在某点的电势能等于把电荷从该能等于把电荷从该点移到零势能位置点移到零势能位置时静电力做的功时静电力做的功物体在某点的重力势能物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的零势能位置时重力做的功功两种势能两种势能比较内容比较内容电势能电势能重力势能重力势能变化大小变化大小的量度的量度电场力做的功是电势电场力做的功是电势能变化大小的量度，能变化大小的量度，静电力做的功等于电静电力做的功等于电势能的减少量势能的减少量重力做的功是重力势重力做的功是重力势能变化大小的量度，能变化大小的量度，重力做的功等于重力重力做的
10、功等于重力势能的减少量势能的减少量对应力做功的对应力做功的特点特点做功多少只与始末位置有关，与经过的路径做功多少只与始末位置有关，与经过的路径无关，且做的功等于势能的减少量无关，且做的功等于势能的减少量二、对电势的理解二、对电势的理解1电势的特点电势的特点(1)电电势势具具有有相相对对性性；电电势势是是相相对对的的，电电场场中中某某点点的的电电势势高高低低与与零零电电势势点点的的选选取取有有关关。通通常常将将离离场场源源电电荷荷无无穷穷远远处处，或或是是地球表面选为零电势点。地球表面选为零电势点。(2)电电势势是是标标量量：电电势势是是只只有有大大小小、没没有有方方向向的的物物理理量量，在在规
11、规定定了了电电势势零零点点后后，电电场场中中各各点点的的电电势势可可能能是是正正值值，也也可可能能是是负负值值。正正值值表表示示该该点点的的电电势势高高于于零零电电势势；负负值值表表示示该该点点的的电电势势低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。2电势高低的判断方法电势高低的判断方法(1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低。电场线法：沿电场线方向，电势越来越低。(2)场场源源电电荷荷判判断断法法：离离场场源源正正电电荷荷越越近近的的点点，电电势势越越高高；离场源负电荷越近的点，电势越低。离场源负电荷越近的点，电势越低。(3)电电
12、势势能能判判断断法法：对对于于正正电电荷荷，电电势势能能越越大大，所所在在位位置置的的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。3电势能与电势的区别与联系电势能与电势的区别与联系(内内蒙蒙古古巴巴彦彦淖淖尔尔一一中中20142015学学年年高高二二上上学学期期期期中中)在在电场中下列说法正确的是电场中下列说法正确的是()A某点的电场强度大，该点的电势一定高某点的电场强度大，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某点的场
13、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，检验电荷在该点的电势能一定为零某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零答案：答案：D解解析析：某某点点的的电电场场强强度度大大，该该点点的的电电势势不不一一定定高高，两两者者没没有有直直接接关关系系，故故A错错误误；正正电电荷荷在在电电势势高高处处电电势势能能大大，而而负负电电荷荷在在电电势势高高处处电电势势能能小小，故故B错错误误；某某点点的的场场强强为为零零，该该点点的的电电势势不不一一定定为为零零，检检验验电电荷荷在在该该点点的的电电势势能能不不一一定定为为零零，故故C错错误误；某某点点的的电电势势为为零零，检检验验电电荷荷在
14、在该该点点的的电电势势能能一一定定为为零零，故故D正确。正确。三、对等势面的理解三、对等势面的理解1等势面的特点等势面的特点(1)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功。在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功。(2)在空间中两等势面不相交。在空间中两等势面不相交。(3)电电场场线线总总是是和和等等势势面面垂垂直直，且且从从电电势势较较高高的的等等势势面面指指向向电势较低的等势面。电势较低的等势面。(4)在在电电场场线线密密集集的的地地方方，等等差差等等势势面面密密集集；在在电电场场线线稀稀疏疏的地方，等差等势面稀疏。的地方，等差等势面稀疏。(5)等势面是为描述电场的性质而假想的面。等势
15、面是为描述电场的性质而假想的面。(6)等势面的分布与零电势点的选取无关。等势面的分布与零电势点的选取无关。2几种常见的电场的等势面分布几种常见的电场的等势面分布特特别别提提醒醒(1)已已知知等等势势面面的的情情况况时时，可可作作等等势势面面的的垂垂线线来来确定电场线，并由确定电场线，并由“电势降低电势降低”的方向确定电场线方向。的方向确定电场线方向。(2)已已知知电电场场线线时时，可可作作电电场场线线的的垂垂线线来来确确定定等等势势面面，并并由由“沿电场线方向电势降低沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。确定等势面的电势高低。(济济南南市市部部分分中中学学20142015学学年年高高二二
16、上上学学期期联联考考) 如如图图所所示示，实实线线是是两两个个等等量量点点电电荷荷P、Q形形成成电电场场的的等等势势面面，虚虚线线是是一一带带电电粒粒子子仅仅在在电电场场力力作作用用下下运运动动的的轨轨迹迹，a、b、c是是轨轨迹迹上上的的三三个个点点，b位位于于P、Q连线的中点。则连线的中点。则()A两点电荷两点电荷P、Q电性相反电性相反Ba点的电场强度大于点的电场强度大于b点的电场强度点的电场强度C带电粒子在带电粒子在a点的电势能大于在点的电势能大于在c点的电势能点的电势能D带电粒子在带电粒子在a点的动能小于在点的动能小于在b点的动能点的动能答案：答案：BD考点题型设计考点题型设计如如果果把
17、把q1.0108C的的电电荷荷从从无无穷穷远远处处移移到到电电场场中中的的A点点，需需要要克克服服静静电电力力做做功功W1.2104J，规定无穷远处电势为零，那么：，规定无穷远处电势为零，那么：(1)该电荷在该电荷在A点的电势能和电势各是多少？点的电势能和电势各是多少？(2)在该电荷未移入电场前在该电荷未移入电场前A点的电势是多少？点的电势是多少？ 电势能、电势的计算电势能、电势的计算答案：答案：(1)1.2104J1.2104V(2)1.2104V在在电电场场中中，把把电电荷荷量量4109C的的正正点点电电荷荷从从A点点移移到到B点点，克服静电力做功克服静电力做功6108J，以下说法中正确的
18、是，以下说法中正确的是()A电荷在电荷在B点具有的电势能是点具有的电势能是6108JBB点的电势是点的电势是15VC电荷的电势能增加了电荷的电势能增加了6108JD电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了6108J答案：答案：C解解析析：电电荷荷在在电电场场中中某某点点的的电电势势能能具具有有相相对对性性，只只有有确确定定零零势势能能点点，B点点的的电电势势、电电势势能能才才有有确确定定的的值值，所所以以A、B错错。克克服服静静电电力力做做功功6108J，则则电电势势能能增增加加6108J，所所以以C对对、D错。错。 (河河南南省省中中原原名名校校20142015学学年年高高二二上上学学期期联联考
19、考)如如图图所所示示，在在真真空空中中的的A、B两两点点分分别别放放置置等等量量异异种种点点电电荷荷，在在AB两两点点间间取取一一正正五五角角星星形形路路径径abcdefghija，五五角角星星的的中中心心与与AB连连线线的的中中点点重重合合，其其中中af连连线线与与AB连连线线垂垂直直。现现将将一一电电子子沿沿该该路路径径逆逆时时针针方方向向移移动动一一周周，下下列列判判断断正正确的是确的是()电势高低及电势能大小的判定电势高低及电势能大小的判定Ae点和点和g点的电场强度相同点的电场强度相同Bh点和点和d点的电势相等点的电势相等C电子在电子在e点的电势能比点的电势能比g点电势能大点电势能大D
20、电电子子从从f点点到到e点点再再到到d点点过过程程中中，电电场场力力先先做做正正功功后后做做负功负功解解析析：根根据据电电场场线线的的分分布布知知，e、g两两点点的的场场强强大大小小相相等等，方方向向不不同同，故故A错错误误。等等量量异异种种电电荷荷连连线线的的垂垂直直平平分分线线是是一一条条等等势势线线，所所以以h点点的的电电势势高高，故故B错错误误。电电子子从从e点点到到g点点过过程程中中，电电场场力力一一直直做做正正功功，电电势势能能一一直直减减小小，故故C正正确确。电电子子从从f点点到到e点再到点再到d点过程中，电场力先做负功后做正功，故点过程中，电场力先做负功后做正功，故D错误。错误
21、。答案：答案：C答案：答案：AB解解析析：电电场场线线越越密密集集，表表示示该该处处的的电电场场强强度度越越大大，故故a点点的的电电场场强强度度比比b点点的的大大，选选项项A正正确确；顺顺电电场场线线方方向向电电势势逐逐渐渐降降低低，故故a点点电电势势比比b点点的的高高，选选项项B正正确确；检检验验电电荷荷q从从a点点移移到到b点，电场力做负功，电势能增加，故选项点，电场力做负功，电势能增加，故选项C、D错误。错误。 空空间间中中P、Q两两点点处处各各固固定定一一个个点点电电荷荷，其其中中P点点处处为为正正电电荷荷，P、Q两两点点附附近近电电场场的的等等势势面面分分布如图所示，布如图所示，a、
22、b、c、d为电场中的为电场中的4个点。则个点。则()AP、Q两点处的电荷等量同种两点处的电荷等量同种Ba点和点和b点的电场强度相同点的电场强度相同Cc点的电势低于点的电势低于d点的电势点的电势D负电荷从负电荷从a到到c，电势能减少，电势能减少等势面的应用等势面的应用解解析析：由由电电场场的的等等势势面面分分布布图图可可判判断断P、Q为为等等量量异异种种点点电电荷荷，Q带带负负电电，选选项项A错错误误。电电场场强强度度是是矢矢量量，a、b两两点点的的电电场场强强度度方方向向不不同同，选选项项B错错误误。根根据据等等势势面面可可画画出出电电场场线线的的分分布布，沿沿电电场场线线方方向向电电势势降降
23、低低，可可判判c点点电电势势高高于于d点点的的电电势势，选选项项C错错误误，负负电电荷荷由由a到到c，电电场场力力做做正正功功，电电势势能能将将减减少少，选项选项D正确。正确。答案：答案：D(泰泰安安市市20142015学学年年高高二二上上学学期期三三校校联联考考)电电场场中中等等势势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是()AA点的电场强度比点的电场强度比C点的小点的小B负电荷在负电荷在A点的电势能比点的电势能比C点的电势能大点的电势能大C电荷沿等势面电荷沿等势面AB移动过程中，电场力始终不做功移动过程中，电场力始终不做功D正电荷由正电荷由A移到移到
24、C，电场力做负功，电场力做负功答案：答案：C解解析析：等等势势面面的的疏疏密密程程度度表表示示电电场场的的强强弱弱，所所以以A点点的的电电场场强强度度比比C点点的的大大，选选项项A错错误误；由由于于A点点电电势势比比C点点电电势势大大，所所以以负负电电荷荷在在A点点电电势势能能比比C点点电电势势能能小小，正正电电荷荷由由A移移到到C，电电场场力力做做正正功功，所所以以选选项项B、D错错误误；由由于于A点点和和B点点在在同同一一等等势势面面上上，所所以以电电荷荷沿沿等等势势面面AB移移动动过过程程中中，电电场场力力始始终终不不做做功功，选项选项C正确。正确。带电物体在电场中的功能转化关系带电物体
25、在电场中的功能转化关系点点评评：涉涉及及到到能能量量转转化化题题时时，要要找找准准功功能能对对应应关关系系，如如电电势势能能的的变变化化看看电电场场力力做做的的功功；弹弹性性势势能能的的变变化化，看看弹弹力力做做的的功功；机机械械能能的的变变化化，看看重重力力以以外外的的力力做做的的功功；动动能能的的变变化化，看看合合外外力做的功。力做的功。A小球电势能的减少量大于小球重力势能的增加量小球电势能的减少量大于小球重力势能的增加量B小球机械能的改变量等于电场力做的功小球机械能的改变量等于电场力做的功C小球动能的减少量等于电场力和重力做功的代数和小球动能的减少量等于电场力和重力做功的代数和D弹簧弹性
26、势能的增加量等于小球动能的减少量弹簧弹性势能的增加量等于小球动能的减少量答案：答案：D解解析析：由由题题意意，小小球球受受到到的的电电场场力力等等于于重重力力，在在小小球球运运动动的的过过程程中中，电电场场力力做做功功等等于于重重力力做做功功，故故A错错误误；小小球球受受到到电电场场力力、重重力力和和弹弹力力，小小球球机机械械能能的的改改变变量量等等于于电电场场力力和和弹弹簧簧的的弹弹力力做做的的功功，故故B错错误误；三三个个力力都都做做功功，且且电电场场力力做做功功等等于于重重力力做做功功，故故C错错误误；电电场场力力做做功功等等于于重重力力做做功功，弹弹簧簧弹弹性性势势能能的增加量等于小球
27、动能的减少量，故的增加量等于小球动能的减少量，故D正确。正确。易错案例剖析易错案例剖析易易错错分分析析：对对于于场场强强的的比比较较，不不少少同同学学由由对对称称性性得得出出M点点与与N点点场场强强大大小小相相等等，故故电电场场强强度度相相等等，没没有有注注意意场场强强的的矢矢量量性性而而错错选选A项项；比比较较电电势势能能时时单单纯纯从从所所给给图图形形入入手手，误误认认为为C、D两两点点关关于于O点点对对称称电电势势等等大大，故故认认为为同同一一正正点点电电荷荷在在这这两两点点电势能相等而漏选电势能相等而漏选C项。项。正正确确解解答答：由由点点电电荷荷的的电电场场线线及及等等势势面面分分布
28、布特特点点可可知知M、N两两点点电电场场强强度度大大小小相相等等，但但方方向向不不同同，A错错误误；由由椭椭圆圆焦焦点点到到椭椭圆圆上上点点的的距距离离可可知知，C点点离离A点点比比P点点离离A点点远远，故故C点点电电势势比比P点点电电势势低低，B错错误误；由由电电势势能能Epq可可知知同同一一正正点点电电荷荷在在D点点时时的的电电势势能能高高于于在在C点点的的电电势势能能，C正正确确；因因离离正正点点电电荷荷越越远远，电电势势越越低低，有有MNPC，所所以以将将负负点点电电荷荷由由M沿沿MCPN移移到到N点点，电电场场力力先先做做负负功功再再做做正正功功，但但总总功功为为零零，D正正确。确。正确答案：正确答案：CD
