《（京津琼鲁专用）2018-2019学年高中物理 第一章 静电场 第4节 电势能和电势课件 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（京津琼鲁专用）2018-2019学年高中物理 第一章 静电场 第4节 电势能和电势课件 新人教版必修2（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4电势能和电势第一章静电场学科素养与目标要求物理观念：物理观念：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.理解电势的定义、定义式、单位，能根据电场线判断电势高低.3.知道等势面，理解等势面的特点.科学思维：科学思维：1.通过类比法分析得出静电力做功与电势能变化的关系.2.能用比值法定义电势.3.能通过类比等高线理解等势面.内容索引重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习预习新知夯实基础自主预习一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点1.静电力做功：在匀强电场中，静电力做功WqElcos .其中为_ 方向之间的夹角.2.特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的
2、功与电荷的_和 有关，与电荷经过的路径 .静电力与位移起始位置终止位置无关二、电势能二、电势能1.电势能：电荷在 中具有的势能，用Ep表示.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 .表达式：WAB .静电力做正功，电势能 ；静电力做负功，电势能 .3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到_ 时静电力做的功.减少量EpAEpB电场减少增加零势能位置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 处或把电荷在 上的电势能规定为零.三、电势三、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.2.公式： .3.单位：国际单位制中，电势的单
3、位是 ，符号是V,1 V1 J/C.4.电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐 .无限远大地表面伏特降低5.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 .6.电势的相对性：零电势点的规定原则，一般选 或离场源电荷 处的电势为0，只有规定了电势零点才能确定某点的电势大小.标高低大地无限远四、等势面四、等势面1.定义：电场中 的各点构成的面.2.等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力 (选填“做功”或“不做功”).(2)等势面一定跟电场线 ，即跟电场强度的方向 .(3)电场线总是由 的等势面指向 的等势面.电势相同不做功垂直垂直电势高电
4、势低即学即用即学即用1.判断下列说法的正误.(1)电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力的做功就不同.()(2)正电荷沿着电场线方向运动，电场力对正电荷做正功，负电荷沿着电场线方向运动，电场力对负电荷做负功.()(3)正电荷和负电荷沿着电场线方向运动，电势能均减少.()(4)电荷在电势高处具有的电势能大.()(5)沿电场线方向电势降低，与试探电荷的电性无关.()答案2.如图1所示，把电荷量为5109 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能 (选填“增大”或“减小”).若A点电势为A15 V，B点电 势 为 B 10 V， 则 电 荷 在 A点 和 B点 具 有 的 电 势 能 分
5、别 为 EpA J，EpB J，此过程电场力所做的功WAB J.图1答案解析增大7.510851082.5108解析解析把电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增大.EpAqA510915 J7.5108 JEpBqB510910 J5108 JWABEpAEpB2.5108 J.重点探究导学探究导学探究1.如图2所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？一、静电力做功与电势能图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？答案答案2.对比电场力做功和重力做功的特点，它
6、们有什么相同之处？重力做功引起重力势能的变化，电场力做功引起什么能的变化？答答案案电场力做功与重力做功都与路径无关.电场力做功引起电势能的变化.知识深化知识深化1.静电力做功的特点静电力做功的特点(1)静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与具体路径无关，这与重力做功特点相似.(2)静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，静电力做功的特点不变.2.电势能电势能(1)电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能.(2)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关.确定电荷的电势能，首先应确定参考点，
7、也就是零势能点的位置.(3)电势能是标量，有正负但没有方向.电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能.3.静电力做功与电势能变化的关系静电力做功与电势能变化的关系(1)WABEpAEpB.静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加.(2)正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小.例例1将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3105 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2105 J的功，则：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？答案答案见解析解析解析WACWABWBC31
8、05 J1.2105 J1.8105 J.电势能增加了1.8105 J.解析答案(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？答案答案见解析解解析析如果规定A点的电势能为零，由WABEpAEpB得：EpBEpAWAB0WAB3105 J.同理，EpCEpAWAC0WAC1.8105 J.解析答案(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？答案答案见解析解析解析如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为：EpAEpBWAB0WAB3105 J.C点的电势能为EpCEpBWBC0WBC1.2105 J.解析答案导学探究导学探究如图3所示
9、的匀强电场，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点为L，AO连线与电场强度反方向的夹角为.(1)电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为多少？二、电势图3答案答案电荷量为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为Eqlcos 、2Eqlcos .答案答案(2)电势能与电荷量的比值是否相同？答案答案电势能与电荷量的比值相同，都为Elcos .(3)电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？答案答案与试探电荷的电荷量无关.知识深化知识深化1.电势的相对性：电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有关.在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为零，在实际应用中常取大地的电
10、势为零.2.电势的固有性：电势是表示电场的能的性质的物理量，电场中某点的电势只由电场本身决定，而与在该点是否放有电荷、电荷的电性及电荷量均无关.3.电势的标量性：电势虽然有正负，但电势是标量.电势为正值表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势，正负号不表示方向.4.电势的定义式为 ，公式中的Ep、q在运算时均需代入正、负号.例例2如果把电荷量为q1.0108 C的电荷从无限远处移到电场中的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？答案答案1.2104 J1.2104 V 解解析析无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零
11、，即0，Ep0.由WAEpEpA得EpAEpWA0(1.2104 J)1.2104 J解析答案(2)q未移入电场前，A点的电势是多少？答案答案1.2104 V解析解析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.解析答案例例3将一正电荷从无穷远处移入电场中M点，电势能减少了8.0109 J，若将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0109 J，则下列判断中正确的是A.MN0 B.NM0C.NM0 D.MN0解析答案解解析析取无穷远处电势为零，则正电荷在M点的电势能为8109 J，负电荷在N点的电势能为9109
12、 J.由 知，M点的电势M0，N点的电势N0，且|N|M|，即NM0，故C正确.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.2.电势能判断法：由 知，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高.技巧点技巧点拨拨三、等势面答案导学探究导学探究1.类比地图上的等高线，简述什么是等势面？答案答案电场中电势相等的各点构成的面2.当电荷从同一等势面上的A点移到B点时，电荷的电势能是否变化？电场力做功情况如何？答案答案不发生变化电场力不做功知识深化知识深化1.等势面的特点及应用等势面的特点及应用(1)在等势面上移动电荷时静电力不
13、做功，电荷的电势能不变.(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，由此可以绘制电场线，从而可以确定电场大体分布.(3)等势面密的地方，电场强度较强；等势面疏的地方，电场强度较弱，由等差等势面的疏密可以定性确定场强大小.(4)任意两个等势面都不相交.2.几种常见电场的等势面几种常见电场的等势面(1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面.(2)等量异号点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一条等势线.(3)等量同号点电荷：等量正点电荷连线上，中点的电势最低，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.等量负点电荷连线上，中点的电势最高，中
14、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.(4)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.答案解析例例4空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图4所示，a、b、c、d为电场中的4个点.则图4A.P、Q两点处的电荷等量同号B.a点和b点的电场强度相同C.c点的电势低于d点的电势D.负电荷从a移到c，电势能减少答案解析针针对对训训练练(多选)如图5所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则图5A.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点电势达标检
15、测1.(静电力做功的特点静电力做功的特点)(多选)下列说法正确的是A.电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功的大小就可能 不同B.电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则静电 力做功为零C.正电荷沿着电场线方向运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电 场线方向运动，静电力对负电荷做正功D.电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，所以能量守恒定律 在电场中并不成立答案1234解析52.(电电场场线线和和等等势势面面)(2018山东烟台市高一下期末)a、b；c、d；e、f；g、h为图6所示电场中的四组点，其中a、b两点距正点电荷的距离相等；c、d两点在两点电荷连线的
16、中垂线上，并关于两点电荷的连线对称；e、f两点在两点电荷的连线上，并关于连线中点对称；g、h两点在两点电荷连线的中垂线上，并关于两点电荷的连线对称.这四组点中，电场强度和电势均相等的是图6A.a、b B.c、d C.e、f D.g、h答案123453.(等等势势面面)(2018山东济南市高一下期末)电场中的等势面如图7所示，下列关于该电场的描述正确的是A.A点的电场强度比C点的小B.负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大C.电荷沿等势面AB移动的过程中，电场力始终 不做功D.正电荷由A移动到C，电场力做负功答案解析12345图74.(静静电电力力做做功功与与电电势势能能的的变变化化)(多选)如
17、图8所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为a、b的中点.若一个运动的正电荷先后经过a、b两点，a、b两点的电势分别为a3 V，b7 V，则图8A.a点的场强小于b点的场强B.a点场强有可能等于b点场强C.正电荷在a点的动能小于在b点的动能D.正电荷在a点的电势能小于在b点的电势能解析答案123455.(静静电电力力做做功功与与电电势势能能的的变变化化)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，(1)电荷从A到B的过程中，电势能如何变化？变化了多少？答案答案增加3105 J解析解析负电荷克服静电力做功，即静电力做负功，则WAB3105 J.由WABEpAEpB知，电势能增加了3105 J.解析答案12345(2)若规定B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大？答案答案3105 J解析解析若EpB0，则由WABEpAEpB得EpA3105 J.解析答案12345
