高中物理(教科版)选修3-1配套课件：第一章 第4节 电势能 电势与电势差

电场中的功能关系
1．只有电场力做功的系统 只发生电势能和动能之间的相互转化， 电势能和动能之和保 持不变，它们之间的大小关系为：W 电＝－ΔEp 电＝ΔEk。 2．只有电场力和重力做功的系统 只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、 重力势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为：W ＋WG＝－(ΔEp 电＋ΔEp)＝ΔEk。
粒子的加速度减小，所以场强变小，Ea＞Eb；根据动能定理， 速度增大，可知电势能减小，Wa＞Wb，可得选项 B、D 正确。
[答案]
BD
判定电势能增减的方法
无论是哪种电荷，只要电场力做正功，电荷的 做功判 电势能一定减少；只要电场力做负功，电荷的 定法 电势能一定增加。
(3)A 电荷的电势能 EpA＝3 J，B 电荷的电势能 EpB＝－4 J，则 EpA＞EpB。 (4)等差等势面的疏密可以表示电场的强弱。 (5)同一电荷在同一等势面上一定具有相同的电势能。 (6)电荷由高等势面移到低等势面，电场力做正功。 (√ ) (√ ) (√ ) (×)
2．合作探究——议一议 (1)电荷的电势能只能在大地或无穷远处为零吗？
3．电势能和重力势能的对比理解
电势能 系统 大小的 相对性 变化大小 的量度 重力势能 物体和_____ 地球
电场 电荷和_____
电荷在某点的电势能等于 物体在某点的重力势能等 把电荷从该点移到零势能 于把物体从该点移到零势
静电力 做的功 位置时________
重力 做的功 能位置时_____
静电力的功是电势能变化 重力的功是重力势能变化
Ep q 。 (2)公式：φ＝___
(3)单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特(V)，1 V ＝1 J/C。 (4)标矢性：电势是 标 量，只有大小，没有方向，但有 正值和负值之分。 (5)与电场线的关系：沿着电场线方向电势逐渐 降低 。
2．电势差 (1)定义：电场中两点的 电势 之差。 φ (2)定义式：UAB＝ A － φB ＝－UBA。 (3)性质： 电势差是标量， 其大小只与电场中两点的位置 有 关， 与是否存在检验电荷 无 关。
提示：零电势能位置的选取是任意的，但通常选取大地或无 穷远处为零电势能位置。不论电荷为何种电性或电荷量有多 大，电荷在零电势能位置的电势能都为零。
(2)正电荷的电势能一定大于负电荷的电势能吗？
提示：不一定。对正电荷，电势越高处电势能越大，电势越 低处电势能越小；对负电荷，电势越高处电势能越小，电势 越低处电势能越大。
一、电场力做功的特点和电势能 1．静电力做功的特点 (1)在匀强电场中，静电力做的功为：W＝ qEd ，其中 d 为沿电场线方向的位移。 (2)在电场中移动电荷时， 静电力做的功与路径 无关， 只与
始末位置 有关。 _________
2．电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能。 (2)静电力做功与电势能的关系 ①静电力做的功等于电势能的 减少量 ，表达式为： WAB＝EpA－EpB。 ②电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到 零势能 位 置时静电力做的功。
粒子从 a 运动到 b 过程中的 vt 图线如图(b)所示。设 a、b 两点 的电势分别为 φa、φb，场强大小分别为 Ea、Eb，粒子在 a、b 两点的电势能分别为 Wa、Wb，不计重力，则有 ( )
A．φa＞φb C．Ea＜Eb
B．Ea＞Eb D．Wa＞Wb
[解析]
由 vt 图像的斜率减小可知由 a 到 b 的过程中，
三、等势面 1．定义 电场中电势值 相等 的各点构成的曲面。
2．特点 (1)等势面是为了形象地描述电场的性质而 假想 的面， 并不 实际存在。 (2)在同一等势面内任意两点间移动电荷时， 静电力 不做功。 (3)在电场线 密集的地方， 等差等势面密集， 即电场强度大。 在电场线 稀疏 的地方，等差等势面稀疏，即电场强度小。 (4)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。 (5)同一电场的任意两等势面不相交。
(3)电势差的正负表示什么？UAB>0 表示什么？UAB<0 表示什 么？电势的正负表示什么？φA>0 说明了什么？
提示：(1)电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低。 (2)若 UAB>0，则 φA>φB。 (3)若 UAB<0，则 φA<φB。 (4)电势的正负表示比零电势点的电势高还是低。 (5)φA>0 说明 A 点电势高于零电势点电势。
3．几种典型电场的等势面
项目
图形 特点 项目 图形 特点 垂直于电场线的一簇平面 不规则曲面 以点电荷为球 心的一簇球面 两簇对称的 曲面 两簇对称的曲面 形状不规则的带电导体
点电荷
等量异种点 电荷
等量同种点பைடு நூலகம்荷
匀强电场
1．自主思考——判一判 (1)重力做功与路径无关，而电场力做功与路径有关。 (2)电场力对电荷做正功时，电荷具有的电势能将减少。 (×) (√)
第4节
电势能__电势与电势差
1．电势能是指电荷在电场中具有的势能，是 能量的一种形式，由电荷和电场所共有。 2．电场力做功与路径无关，电场力做的功等 于电荷电势能的减少量。 3．电势反映了电场的能的性质，某点电势与 检验电荷无关，与场中位置有关。 4．电势是相对的，电势差是绝对的。 5．电场线的方向就是电势降落最快的方向。 6．电场线与等势面垂直，并且由电势高的等 势面指向电势低的等势面。
电
3．多种力做功的系统 多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同 形式能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关 系为：W 电＋W 其他＝ΔEk。
[典例]
(多选)如图 141(a)，直线 MN 表
示某电场中一条电场线，a、b 是线上的两点， 将一带负电荷的粒子从 a 点处由静止释放，
图 141
大小的量度，静电力做的 大小的量度，重力做的功 重力势能 的减少量 功等于电势能 ______的减少量 等于_________
对应力做 做功多少只与始、末位置有关，与经过的_____ 路径 无关，
功特点
减少 且功等于势能的_____ 量
二、电势与电势差 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 φ 表示。