高中物理选修3-1学案5：1.4 电势能和电势

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物理：1.4电势能和电势学案导学新人教版选修3-1

1.4电势能和电势学案（一）学习目标：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。

重点：理解掌握电势能、电势、。

难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。

自主学习：一、静电力做功的特点：二、电势能：1、静电力做负功，2、静电力做正功，3、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，负电荷在任一点具有的电势能都为。

4、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，负电荷在任意一点具有的电势能都为。

5、电荷在电场中某一点A具有的电势能E P等于将该点电荷由A点移到电场力所做的功W的。

即E P=W6、若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定的零位置。

一、静电力做功的特点让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。

W＝F|AB|＝qE|AB| W＝F|AB|cosθ＝qE|AB| W＝W1+W2+W3+……其中F＝qE|AM|分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，从中找到共同点和不同点，联系前面所学的知识，归纳得出相关的物理知识。

从中发现问题和知识结论。

结论：静电力做的功只与位置有关，与电荷无关。

拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。

二、电势能寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？（移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。

）思考：静电力做功也与路径无关，是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？1．电势能：由于移动电荷时静电力做了功电荷能做功说明电荷具有能。

而且做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。

电势能用E p表示。

【思考与讨论】如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？2．讨论：静电力做功与电势能变化的关系通过知识的类比，让学生能从中感受到新知识的得出也可以通过已有获取。

高中物理 1.4电势能和电势导学案新人教版选修3-1(2021年最新整理)

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第一章静电场第四节电势能和电势【学习目标】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，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，等势面的意义以及与电场线的关系。

3、理解掌握电势差的概念、定义式与应用.【重点难点】重点:理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

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【自主学习】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:＿＿＿＿＿＿＿结论：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与＿＿＿＿＿＿＿有关，而与＿＿＿＿＿＿＿无关。

【学始于疑】探究案【合作探究一】电势能对比“重力势能的定义”；“重力做功与重力势能的变化关系”回答下列问题．问题1：什么是电势能？问题2：电场力做功与电势能变化的关系是怎样的？问题3：电势能的零点在什么地方？【合作探究二】电势问题:如图2所示的匀强电场,场强为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θ.电荷量分别为q和2q的电荷在A点的电势能为多少？电势能是否相同？电势能与电荷量的比值是否相同？图2【合作探究三】等势面问题1:类比于地图上的等高线，回答什么是等势面？问题2：为什么等势面一定跟电场线垂直？归纳总结:【课堂小结/本节知识网络】一、电势能与电场力做功：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. 电场力做多少功，电势能就变化多少。

高中物理选修3-1教案设计.4 电势能和电势

EPA W 4 10 5 J
A

EPA q

4 10 5 2 10 6
V

20V
点评:电势的确定首先要确定零电势处, 且电势可以为负.
思考
在上面关于电势能和电势的讨论及插图中,我们一直把试探电荷q 当作正电荷处理.请把q当做负电荷, 重复以上讨论.其结果与上面的结果是否一致?
·B ·A ·Q
·C
在地图上我们常用等高线来表示地形的高低，与此相似，电场中常用“等势面”来表示电势的高低。
四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面。
（1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；（2）等势面与电场线处处垂直；（3）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等
势面的法线表示了电场的方向，电场线的方向是由高等势面指向低等势面。（4）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面；
正电荷从B点移到A 点时,静电力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.
二.电势能
1. 定义: 电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。
2. 静电力做的功等于电势能的减少量
WAB = EPA – EPB =－ΔEP
例1. 如图,在场强
E

103
N
的匀强电场
C
中,点电荷q=+1C从A移动到B,AB相距L=1m,
(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)
什么是比值定义法?之前学过的什么物理量是通过它定义的?
讨论电势能与电荷的比值?
A+
E
L
取O点的电势能为零, 则:
θ
O
EPA = q E L COSθ

高中物理选修3-1学案4：1.4 电势能和电势

1.4 电势能和电势学习目标：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．理解电势能、电势的概念，知道参考点的选取原则． 3．知道什么是等势面，并能理解等势面的特点．自主学习：一、静电力做功的特点在电场中把点电荷q 从A 点移动到B 点，不管走什么路径，静电力所做的功都相同．说明静电力做功与电荷经过的路径无关，与电荷的起始位置和终止位置有关．(如图所示)二、电势能1．概念：电荷在电场中具有的势能． 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减少量，W AB ＝E p A －E p B .⎩⎪⎨⎪⎧电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加.3．电势能的确定 (1)先确定零电势能位置．(2)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的电势能规定为零，电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功．电势能是相对的．[想一想] 1.当正电荷顺着电场线运动时，电势能是增加还是减少？当负电荷顺着电场线运动时呢？提示：正电荷顺着电场线运动时，电场力做正功，电势能减少；负电荷顺着电场线运动时，电场力做负功，电势能增加.三、电势1．概念：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．2．公式和单位：电势的定义公式为φ＝E p q，单位是伏特，符号是V.3．相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无限远处的电势为零，大地的电势为零，电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是标量．4．与电场线关系：沿电场线的方向电势降低．[想一想] 2.电荷处在电场中，在电势越高的位置电势能越大吗？提示：不一定.正电荷在电势越高处电势能越大，负电荷在电势越高处电势能越小. 四、等势面1．定义：电场中电势相等的各点构成的面． 2．特点(1)等势面一定跟电场线垂直，即跟场强方向垂直．(2)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永不相交． (3)两个等势面间的电势差是恒定的，但在非匀强电场中，两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方，两等势面间的距离小，场强小的地方，两等势面间的距离大．3．应用(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别． (2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功情况．(3)已知等势面的分布和其形状，再根据电场线与等势面相互垂直的特点，就能描绘出电场线的分布情况，确定电场的分布．[想一想] 3.电势不相等的两个等势面能相交吗？提示：不同等势面电势不相等，若两等势面相交，则在交点处电势就有两个值，这与实际相矛盾，所以两等势面不相交.讲练互动：电场力做功特点和做功正负的判断1．对电场力做功特点的理解(1)电场力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关．该结论适用于任何静电场．(2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动，无论带电体只受电场力作用还是受多个力作用，无论电场力做正功还是做负功，电场力做功的特点不变．2．电场力做功正负的判断(1)根据电场力和位移的方向夹角判断．夹角为锐角电场力做正功，夹角为钝角电场力做负功，夹角等于90°，电场力不做功．(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断．夹角是锐角电场力做正功，夹角是钝角电场力做负功，电场力和瞬时速度方向垂直时电场力不做功．(3)根据电势能的变化情况判断．若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减小，则电场力做正功，若电势能不变，则电场力不做功．(4)若物体只受静电力作用，可根据动能的变化情况判断．若物体的动能增加，则电场力做正功，若物体的动能减少，则电场力做负功，若动能不变，则电场力不做功．特别提醒：计算电场力的功时要注意电荷的电性，移动的方向，场强的方向等，以便正确确定功的正负．如图所示为方向向下的匀强电场．两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等．现将M、N从O点以相同速度射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条曲线所示．a、b、c为曲线上的三个点，其中b点与O点连线与电场线垂直．若不计重力，则( )A．M带负电荷，N带正电荷B．M带正电荷，N带负电荷C．N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功D．M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零[思路探究] (1)物体做曲线运动的条件是什么？(2)判断力做正、负功的方法是什么？[[解析]] 根据两粒子的运动轨迹可判断，M受向下的静电力，N受向上的静电力，分别与电场方向同向、反向，故M带正电，N带负电，A错误B正确．N粒子从O到a，电场力与位移Oa的夹角小于90°，做正功，C错误；M粒子从O到b，电场力与位移Ob垂直，故电场力做功等于零，D正确．故选BD.[[答案]] BD借题发挥带电体只在电场力作用下的能量转化规律(1)从动能定理角度考虑，带电体动能的变化量等于电场力对它做的功．(2)从电场力做功与带电体的电势能变化的关系考虑，带电体的电势能的减少量等于电场力对它做的功．(3)从能量守恒角度考虑，带电体动能的增加量等于它的电势能的减少量．1.如图所示表示某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9C的正电荷从A经B、C到达D点．从A到D，静电力对电荷做的功为( )A．4.8×10－8 J B．－4.8×10－8 JC．8.0×10－8 J D．－8.0×10－8 J[解析]选 B.静电力做功与电荷运动的路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关．从A到D，静电力对电荷做的功为W＝U AD q＝(φA－φD)q＝(－40＋10)×1.6×10－9 J＝－4.8×10－8 J，A、C、D错误，B正确．电势能及其变化情况的判断1．电势能(1)电势能是由电场和电荷共同决定的，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)电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小．(3)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，首先应先确定参考点，也就是零势能点的位置．(4)电势能和重力势能很类似，可作如下对比：2．电势能增减的判断方法(1)做功判断法无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；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①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大．②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小．(3)电势判断法由公式E p＝qφ，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小．有一带负电的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4 J．从B点移到C点，电场力做功9×10－4 J，问：(1)若以A点为零电势能点，B、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？(2)若以B点为零电势能点，A、C两点的电势能各为多少？A、C之间的电势能之差为多少？[思路探究] 电势能变化与电场力做功的关系是什么？[[解析]] (1)以A点为零电势能点，则E p A＝0，由电势能的变化与电场力做功的关系得：A→B：W AB＝E p A－E p B①E p B＝E p A－W AB＝0－(－6×10－4) J＝6×10－4 JB→C：W BC＝E p B－E p C②E p C＝E p B－W BC＝6×10－4 J－9×10－4 J＝－3×10－4 JA、C两点的电势能之差：ΔE p＝E p A－E p C＝0－(－3×10－4) J＝3×10－4 J.(2)以B点为零电势能点，则E′p B＝0A→B：由①式得：E′p A＝W AB＋E′p B＝－6×10－4 J＋0＝－6×10－4 JB→C：由②式得：E′p C＝E′p B－W BC＝0－9×10－4 J＝－9×10－4 JA、C两点的电势能之差为：ΔE ′p ＝E ′p A －E ′p B ＝－6×10－4J －(－9×10－4) J ＝3×10－4J. [[答案]] 见[解析]借题发挥(1)电势和电势能具有相对性，与零势面的选择有关．(2)由φ＝E p q求电势时，可将各量的“＋”、“－”直接代入计算，这样更方便．2．(2013·高考天津卷)两个带等量正电的点电荷，固定在图中P 、Q 两点，MN 为PQ 连线的中垂线，交PQ 于O 点，A 为MN 上的一点．一带负电的试探电荷q ，从A 由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则( )A ．q 由A 向O 的运动是匀加速直线运动B ．q 由A 向O 运动的过程电势能逐渐减小C．q运动到O点时的动能最大D．q运动到O点时的电势能为零[解析]选BC.由A向O的电场强度改变，加速度改变，选项A错误；q由A向O运动的过程，电场力始终做正功，过O点后电场力做负功，选项B、C均正确；无穷远处电势能为零，O点时电势能为负值，选项D错误．对电势的理解和电势高低的判断1．对电势概念的理解(1)电势的相对性①电势是相对的，只有先确定了零电势点的位置，才能确定其他点的电势．②电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关．③实际问题中，常选取无限远处电势为零，或取大地电势为零．(2)电势的固有性电势φ是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点处φ的大小是由电场本身的条件决定的，与在该点处是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关．(3)电势的矢标性①电势是标量，只有大小，没有方向．②电势有正、负，正值表示该点电势比零电势高，负值表示该点电势比零电势低．③当规定了无限远处电势为零时，正电荷产生的电场中各点的电势均为正值，且越靠近正电荷的地方电势越高．负电荷形成的电场则相反．2．电场中两点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)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)电势能判断法：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．3．电势与电场强度的比较电势φ 电场强度E 物理意义描述电场的能的性质描述电场的力的性质大小①电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力做的功②φ＝E pq，φ在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能①电场中某点的场强等于放在该点点电荷所受的电场力F 跟点电荷电荷量q的比值②E ＝F q，E 在数值上等于单位正电荷在该点所受到的静电力(2)沿电场线的方向电势降低，电势降低最快的方向沿电场线的方向．某静电场的电场线分布如图所示，图中P 、Q 两点的电场强度的大小分别为E P 和E Q ，电势分别为φP 和φQ ，则( )A ．E P >E Q ，φP >φQB ．E P >E Q ，φP <φQC ．E P <E Q ，φP >φQD ．E P <E Q ，φP <φQ[[解析]] P 点处电场线分布的密集些，Q 处电场线分布稀疏些，则E P >E Q .图中，电场线的方向是由P 指向Q ，根据顺着电场线的方向，电势依次降落，有P 点电势大于Q 点电势．[[答案]] A借题发挥沿场强方向电势降低，但电势降低的方向不一定是场强的方向．3．将一正电荷从无穷远处移入电场中M 点，电势能减少了8.0×10－9J ，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9.0×10－9J ，则下列判断正确的是( )A ．φM <φN <0B ．φN >φM >0C ．φN <φM <0D ．φM >φN >0[解析]选C.取无穷远处电势为0，则正电荷在M 点的电势能为－8.0×10－9J ，负电荷在N 点的电势能为9.0×10－9J ，则正电荷在N 点的电势能为－9.0×10－9J ．由φ＝E pq得：φM <0，φN <0.又因E p M >E p N ，所以φM >φN ，故C 正确．对等势面的认识1．几种典型的电场的等势面形状不规则的带电导体不规则曲面电场线等势面物理意义形象描述电场强度的强弱形象描述电场中各点电势的高低来源从正电荷发出，终止于负电荷电场中电势相同的各点构成的面图线特点带箭头的不闭合的曲线，两电场线不相交可以闭合，也可以不闭合，不同等势面不相交描述电场曲线上某一点的切线方向为场强方向，疏密表示场强大小等势面的垂线方向为场强方向，等差等势面的疏密表示场强大小做功情况电荷沿电场线移动时电场力必做功电荷沿等势面移动时电场力不做功联系(1)沿电场线方向电势降低(2)电场线与等势面垂直如图所示，虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面，其电势分别是φa、φb和φc，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线KLMN所示．由图可知( )A．粒子从K到L的过程中，静电力做负功，电势能增加B．粒子从L到M的过程中，静电力做负功，电势能增加C．φa>φb>φcD．φa<φb<φc[思路探究] (1)如何由运动轨迹判断受力方向？(2)如何由等势面判断受力方向？[[解析]] 由等势面的分布规律可知，该电场为点电荷的电场．由运动轨迹可知，运动的正电荷跟场源电荷的相互作用是排斥，所以场源电荷是正电荷．根据电场线与等势面垂直，电场的分布是发散状辐射向外的．正电荷从K到L受静电力的方向背离圆心，与移动方向夹角大于90°，做负功，电荷的电势能增加，选项A正确；从L到M，可看做从跟轨迹有交点的同一等势面的点到M，受到的静电力与移动方向夹角小于90°，静电力做正功，电荷的电势能减少，选项B错误；根据电场线的方向是电势降低的方向可知选项D正确．故选AD.[[答案]] AD借题发挥粒子在同一等势面上的电势能是相等的，从同一等势面上的不同点移动电荷到某一点，静电力做功是相同的．4．(2013·高考上海卷)两异种点电荷电场中的部分等势面如图所示，已知A点电势高于B点电势．若位于a、b处点电荷的电荷量大小分别为q a和q b，则( )A．a处为正电荷，q a<q bB．a处为正电荷，q a>q bC．a处为负电荷，q a<q bD．a处为负电荷，q a>q b[解析]选B.根据A点电势高于B点电势可知，a处为正电荷，由于等势面密集处靠近b 电荷，故q a>q b，选项B正确．思维启迪方法技巧——等量点电荷的连线及其中垂线上电势变化的规律1．等量正点电荷(如图甲)：连线上中点O的电势最低，在中垂线上O点的电势却最高，从中点沿中垂线向两侧，电势逐渐降低，连线上A、A′和中垂线上B、B′对称等势．2．等量负点电荷：连线上中点的电势最高，中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧，电势逐渐升高，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．3．等量异种点电荷(如图乙)：在从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低，φA′>φA，中垂线是一等势线，φB＝φB′，若沿中垂线移动电荷，电场力不做功．[范例] 如图所示，在x 轴上相距为L 的两点固定两个等量异种点电荷＋Q 、－Q ，虚线是以＋Q 所在点为圆心、L2为半径的圆，a 、b 、c 、d 是圆上的四个点，其中a 、c 两点在x轴上，b 、d 两点关于x 轴对称．下列判断正确的是( )A ．b 、d 两点处的电势相同B ．四个点中c 点处的电势最低C ．b 、d 两点处的电场强度相同D ．将一试探电荷＋q 沿圆周由a 点移至c 点，＋q 的电势能减小[[解析]] 根据等量异种点电荷电场线及等势线的分布可知b 、d 两点电势相同，电场强度大小相等、方向不同，选项A 正确，C 错误．c 点电势为0，由a 经b 到c ，电势越来越低，正电荷由a 经b 到c 电势能越来越小，选项B 、D 正确．[[答案]] ABD[名师点评] 应熟练掌握等量同种、等量异种电荷的电场线、等势面的分布特点，此部分内容是历年高考热点.。

选修3-1 1.4电势能和电势教案(DOC)

4．电势能和电势教材分析：本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。

它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。

教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。

进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。

电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。

对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。

学情分析（1）已知学生对功的计算，重力做功的特点，重力做功与重力势能变化的关系，能量守恒定律等内容已相当熟悉（2）未知1．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．电势的概念，电势是描述电场能的性质的物理量；3．电势能、电势、静电力做功、电势能的关系；4．电势与电场线的关系；5．等势面的意义及与电场线的关系（3）想知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，增强科学价值观。

（4）难知掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题（5）错知等势面的相关概念教具准备投影仪、多媒体课件。

课时安排2课时教学过程［新课导入］问题：电场的两个基本性质是什么？电场的两个基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用（电场的力的性质），并使之具有能（电场的能的性质）。

我们已经建立了电场强度的概念，知道它是描述电场性质的物理量。

倘若把一个静止的试探电荷放入电场中，它将在静电力的作用下做加速运动，经过一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。

我们知道，这是静电力做功的结果，而功又是能量变化的量度，那么，在这一过程中，是什么能转化成试探电荷的动能呢？为此，我们首先要研究静电力做功的特点和电场力做功与能量变化之间的关系。

高中物理选修3-1导学案-静电场-4 电势能和电势

高中物理学修3-1导学案科目物理编制时间8 月 4 日编制者贾培清编号004 课题：静电场——4 电势能和电势班级姓名课前预习学案：预习目标：1、理解电势能、电势的概念。

2、能熟练应用电势能、电势的有关知识分析解决实际问题。

预习内容：1、静电力的功W=Fl=qEl，l应是沿电场线方向的位移，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。

2、电势能电荷在电场中具有的势能。

和重力势能一样要确定零势能位置，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的电势能规定为零。

比零电势能高的电势能为正，比零电势能低的电势能为负。

电势能用E P表示，单位：焦耳（J）3、电势能与静电力做功的关系：W AB=E P A－E P B，静电力做正功时电势能减少，静电力做负功时电势能增加。

4、电势(1)电势定义：φ=E P/q。

(2)电势是标量，单位：伏特，简称伏，用V表示，1V=1J／C。

(3)选离场源电荷无限远处电势为0：在正电荷的电场中，各点电势为正。

在负电荷电场中，各点电势为负。

(4)沿电场线方向，电势降低。

5、等势面：电场中电势相等的点构成的面(1)在同一等势面上的任意两点间移动电荷静电力不做功，等势面一定与电场线垂直。

(2)匀强电场中的等势面是与电场线垂直的一族平面。

6、电势能、电势的大小、正负的判断方法：(1)根据场源电荷判断：离场源正电荷越近电势越高，检验正电荷（或负电荷）的电势能越大（或越小），离场源负电荷越近电势越低，检验正电荷（或负电荷）的电势能越小（或越大）。

(2)根据电场线判断：顺着电场线的方向电势降低，检验正电荷（或负电荷）的电势能减少（或增加），逆着电场线的方向电势升高，检验正电荷（或负电荷）的电势能增加（或减少）。

(3)根据检验电荷判断：静电力对正电荷做正功时，正电荷由高电势（或电势能大）的点移向低电势（或电势能小）的点，电场力对负电荷做正功时，负电荷由低电势（或电势能大）的点移向高电势（或电势能小）的点。

高中物理选修3-1教案：1.4电势能和电势

2018—2019学年度第一学期
渤海高中高二物理教案
主备人：使用人：时间：2018年9月13日
课题
1.4电势能和电势
课型
新授课
教学
重点
1、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、电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
依据：根据普通高中物理课程标准及2017高中物理考纲中要求学生理解物理概念及物理规律的确切含义
1、提出问题：静电力做功的特点。
2、电势能
3、提问电势概念
补充答案
1、学生回答。
2、学生根据问题讲解识点
学生分组讨论，交换不同意见
3、学生回答并补充。
1、承接自主学习
2、引起学生学习知识的欲望
3、让学生参与课堂活动，主动思考本节课重点内容。
7分钟
2
做议讲评环节
3.(2016·山东威海二模)如图所示,A,B,C为匀强电场中的三个点,已知∠CAB=60°,AB=2AC=2 cm, A=0 V, B=-8 V,将一带电荷量为q=3×10-5 C的正电荷从A点移到C点,电场力做功6×10-5 J,则下列说法正确的是(B)
4．零势能面的选择
三、电势
1．定义：φ＝EP/q
2．电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。
3．电场线指向电势降低的方向。电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。
4．零电势位置的规定。
四、等势面
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。
2．等势面与电场线的关系
3．应用等势面：由等势面描绘电场线
结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。
二、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，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。

选修3-1 1.4电势能和电势

B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小 D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。
２、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时， CD ) 电场力做了5×10－6J的功，那么 ( A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能 B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能 C．电荷的电势能减少了5×10－6J D．电荷的动能增加了5×10－6J
静电力作功，电势能改变
静电力做正功，电势能就减少静电力做负功，电势能就增加
重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加
W重 = EP初-EP末
W电 = EP初-EP末
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。
EP 2、定义式： q
电势能重力势能
EPB=3× 10-5 J EPC=1.8× 10-5 J
（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？ EPA= -3× 10-5 J EPC=-1.2× 10-5 J
4、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b 相对O对称),下列说法正确的是( C ) A.电子的电势能始终增多 B.电子的电势能始终减少 + C.电子的电势能先减少后增加 O
３、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了 1.2×10-5J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？增加了1.8× 10-5J.
（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？

高中物理1.4电势能和电势导学案新人教版选修3_1

C 1.4 电势能和电势【学习目标】1.学生通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。

2. 学生把静电力做功与重力做功相类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。

认识电势能的相对性。

3. 学生知道电势的定义方法及其定义公式、单位。

4. 学生知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。

【学习重点】电势能概念及相对性，电势概念【学习难点】电势能电势【知识衔接】自主学习（阅读P15-19 ，完成以下问题）1．静电力做功的特点:（研究直线、折线、曲线情况）2．什么是电势能？静电力做功与电势能变化的关系如何？电势能是否具有相对性？3．电势的定义、定义式、单位、标失性、相对性4．等势面的特点有哪些？5. 熟悉几种常见电场的电场线及等势面【合作探究】1. 如图所示，在匀强电场中有A 、B 两点，将一电量为q 的正电荷从A 点移到B 点，第一次沿直线AB 移动该电荷，电场力做功为W 1；第二次沿路径ACB 移动该电荷，电场力做功W 2；第三次沿曲线AB 移动该电荷，电场力做功为W 3，则( ) A ．W 1＞W 2＞W 3 B ．W 1＜W 3＜W 2 C ．W 1= W 2 = W 3 D ．W 1= W 2＜W 32.将一带电量为 -q 的检验电荷从无限远处移到电场中的A 点，该过程中电场力做功为W ，则检验电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为 ( )A ．E P = -W ，φ A =q WB ．E P = W ，φ A = -q WC ．E P = W ，φ A =q WD ．E P = -W ，φ A = -qW 3.有一电量为q=6210--⨯C 的点电荷，从电场中的A 点移动到B 点时，克服静电力做功4610-⨯J 从B 点移动到C 点时静电力做功4910-⨯J 。

问：（1）以B 为零势能点，电荷在A 点的电势能E PA 是多少？（2）以C 为零势能点，电荷在A 点的电势能E PA 又是多少？【练习反馈】1．在电场中，把电荷量为4×10－9C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8J，则以下说法中正确的是( )A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8 J B.B点的电势是15 VC. 电荷的电势能增加了6×10－8 J D．电荷的电势能减少了6×10－8 J2．电场中有A、B两点，A点的电势φA＝30 V，B点的电势φB＝10 V，一个电子仅在该电场作用下由A点运动到B点的过程中，下面几种说法正确的是( )A．电场力对电子做功20 eV，电子的电势能减少了20 eVB．电子克服电场力做功20 eV，电子的动能增加了20 eVC．电场力对电子做功20 eV，电子的电势能和动能之和增加了20 eVD．电子克服电场力做功20 eV，电子的电势能增加了20 eV，动能和电势能之和不变3．关于等势面，下列说法正确的是( )A．等势面与电场线处处垂直B．同一等势面上的各点场强大小必定相等C．电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向D．电荷从电场中一点移到另一点，电场力不做功，电荷必在同一等势面上移动4.在电场中，已知A点的电势高于B点的电势，那么 ( )A．把负电荷从A点移到B点，电场力做负功 B把负电荷从A点移到B点，电场力做正功C．把正电荷从B点移到A点，电场力做负功 D把正电荷从B点移到A点，电场力做正功【例题1】将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J 的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J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？（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？（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？归纳总结【变式训练1】如图6所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点，电势能增加，试判断a、b两点电势高低．【变式训练2】在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5C的负电荷由M点移到N点，电场力做功6.0×10－4J，由N点移到P点，电场力做负功1.0×10－3J，则M、N、P三点电势的高低关系是________．★【例题2】如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C两点，质量为m、带电荷量为－q的有孔小球从杆上的A点无初速度下滑，已知q≪Q，AB＝h，小球滑到B点时速度大小为3gh，则小球从A运动到B的过程中，电场力做多少功？若取A点电势为零，C点电势是多大？★【变式训练3】如图K1－4－6所示，在场强E＝104N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g、电荷量q＝2×10－6C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，取g＝10 m/s2.求：(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？(2)若取A点电势为零，则小球在B点的电势能、电势分别为多大？(3)小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？【例题3】下列说法正确的是( )A．在同一等势面上各点的电场强度必定相等B．两等势面一定相互平行C．若相邻两等势面间的电势差相等，则等势面密的地方电场强度大D．沿电场强度的方向，等势面的电势逐渐降低【变式训练4】某静电场的电场线分布如图7所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P 和E Q，电势分别为U P和U Q，则( )A．EP＞E Q，U P＞U QB．E P＞E Q，U P＜U QC．E P＜E Q，U P＞U QD．E P＜E Q，U P＜U Q【达标检测】1．如图K1－4－2所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把＋q和－q的试验电荷依次放在三点上，关于它们所具有的电势能的正确说法是( )A．放上＋q时，它们的电势能EpA＞E pB＞E pCB．放上＋q时，它们的电势能E pA＜E pB＜E pCC．放上－q时，它们的电势能E pA＞E pB＞E pCD．放上－q时，它们的电势能E pA＜E pB＜E pC2．关于等势面的说法，正确的是（）A．同一等势面、不同等势面上各点的电势都相等 B．各等势面永不相交C．等势面总是和电场线垂直 D．等势面都是封闭的曲面3．在以点电荷为球心、r为半径的球面上各点相同的物理量是( )A．电场强度 B．同一电荷所受电场力 C．电势 D．同一电荷具有的电势能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.等势面不一定跟电场线垂直D.沿着电场线的方向，电势越来越低5.下列说法中正确的是( )A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大B．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大C．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大D．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大6.关于电势的高低，下列说法正确的是 ( ) A．沿电场线方向电势逐渐降低B．电势降低的方向一定是电场线的方向C．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动D．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动7．某同学在研究电子在电场中的运动时，得到了电子由a点运动到b点的轨迹(图中实线所示)，图中未标明方向的一组虚线是电场线，则下列说法正确的是( )A．电子在a点动能较小B．电子在b点动能较小C．a点的场强大于b点的场强D．a点电势低于b点电势8..一带电粒子沿着右图中曲线JK穿过一匀强电场，a、b、c、d为该电场的电势面，其中φa＜φb＜φc＜φd，若不计粒子受的重力，可以确定( )A．该粒子带正电B．该粒子带负电C．从J到K粒子的电势能增加D．粒子从J到K运动过程中的动能与电势能之和不变★9．某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是( )A．c点场强大于b点场强B．a点电势高于b点电势C．若将一试探电荷＋q由a点释放，它将沿电场线运动到b点D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减少★10.如图K1－4－1所示，在矩形ABCD的AD边和BC边中点M和N各放一个点电荷，它们带等量正、负电荷．E、F分别是AB边和CD边的中点，P、Q两点在MN连线上，MP＝QN，则电场强度和电势都相同的两点是( )A．E和F B．P和QC．A和B D．C和D★11.如图所示，Q1和Q2是两个固定的负点电荷，在它们的连线上有a、b、c三点，其中b点的合场强为零．现将另一正点电荷q由a点沿连线移到c点．在移动的过程中，点电荷q的电势能变化的情况是( )A ．不断减小B ．不断增大C ．先减小后增大D ．先增大后减小★12.如图所示，P 、Q 是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是O ，A 、B 是中垂线上的两点，OA<OB ，用A E 、B E 、A ϕ、B ϕ分别表示A 、B 两点的场强和电势，则( )A ．A E 一定大于B E ，A ϕ一定大于B ϕB ．A E 不一定大于B E ，A ϕ一定大于B ϕC ．A E 一定大于B E ，A ϕ不一定大于B ϕD ．AE 不一定大于B E ，A ϕ不一定大于B ϕ★ ★13．如右图所示，光滑绝缘细杆AB ，水平放置于被固定的带负电荷的小球的正上方，小球的电荷量为Q ，可视为点电荷．a 、b 是水平细杆上的两点，且在以带负电小球为圆心的同一竖直圆周上．一个质量为m 、电荷量为q 的带正电的小圆环(可视为质点)套在细杆上，由a 点静止释放，在小圆环由a 点运动到b 点的过程中，下列说法中正确的是( )A ．小圆环所受库仑力的大小先增大后减小B ．小圆环的加速度先增大后减小C ．小圆环的动能先增加后减少D ．小圆环与负电荷组成的系统电势能先增加后减少★ ★14.如图所示，在粗糙、绝缘且足够大的水平面上固定着一个带负电荷的点电荷Q ．将一个质量为m ，带电量为q 的小金属块（金属块可以看成质点）放在水平面上并由静止释放，金属块将在水平面上沿远离Q 的方向开始运动．则在金属块运动的整个过程中（）A ．电场力对金属块做的功等于金属块增加的机械能B ．金属块的电势能先减小后增大C ．金属块的加速度一直减小D ．电场对金属块所做的功一定等于摩擦产生的热．小结课后反思答案不印刷【预习自测】1、C ； 2、A ； 3、44(1)-610;(2)310J J --⨯⨯【预习检测】1 .C 2 .D 3 .A 4.AC【课后作业】1AD 2.BC 3.CD 4.D 5.AC 6AD 7.BC8.BD 9.BD 10.A 11.D 12.B 13.AC 14.D。

人教版高中物理选修3-1教案：1.4-电势能和电势

第一章静电场
4 电势能和电势
教学目标
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。
复习提问： 1、什么是功？功的计算公式是什么？功的定义：一个物体在力的作用下，如果沿力的方向发生了一段位移，那么
三、电势
1、电势是描述电场能的性质的物理量。
那么，怎样描述电场能的性质、如何定义电势呢？
我们已经熟悉了用比值定义物理量的方法，现在就来研究电荷在电场中的电
势能与它电荷量的比值，从这里入手来研究电势。
如图所示，在场强为 E 的匀强电场中，
O 点为零势能位置，A 为匀强电场中任意一点。
则电荷 q 在 A 点的电势能等于把电荷 q 从 A 移至 O 静电力做的功：
可能不同，这个比值一般是不同的。结论：电荷在电场中某点的电势能与它电荷量之比，是由电场中这点的性质
决定的，与试探电荷本身无关。该结论不仅适用于匀强电场，同样也适用于其他电场。
在物理学中，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。（电势用符号表示）
2、电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值
三、电势
1、电势是描述电场能的性质的物理量。 2、电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值
3、公式：
=
Ep q
4、单位：伏特（V）1V = 1J / C
5、电势的特点（1）沿着电场线的方向电势逐渐降低。（2）某点电势的大小是相对于电势零点而言的。电势零点的选择是任意的，一般选地面和无穷远为电势零点。（3）规定了电势零点之后，比电势零点电势高的电势取正值，比电势零点低的电势取负值。

人教版选修3-1 1.4 电势能和电势学案

【学习目标】1.记住静电力做功的特点，电势能的概念，电势能与电场力做功的关系。

2.灵活把握电势的概念，明白电势是描述电场的能的性质的物理量.3.明确电势能、电势、静电力的功之间的关系，并能在具体物理情景中能够应用.4.记住电势与电场线的关系，明白等势面的意义及与电场线的关系. 【知识要点】一、电势高低及电势能大小的比较方法 1．比较电势高低的几种方法(1)沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．(2)判断出U AB 的正负，再由U AB ＝φA －φB ，比较φA 、φB 的大小，若U AB ＞0，则φA ＞φB ，若U AB ＜0，则φA ＜φB .(3)取无穷远处为零电势点，正电荷周围电势为正值，且离正电荷近处电势高；负电荷周围电势为负值，且离负电荷近处电势低．2．电势能大小的比较方法 (1)场源电荷判断法①离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小． ②离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大． (2)电场线判断法①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大．②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小．(3)做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方．反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．【例1】如图6所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN 为两电荷连线的中垂线，a 、b 、c 三点所在直线平行于两电荷的连线，且a 和c 关于MN 对称、b 点位于MN 上，d 点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是( )A ．b 点场强大于d 点场强B ．b 点场强小于d 点场强C ．a 、b 两点间的电势差等于b 、c 两点间的电势差D ．试探电荷＋q 在a 点的电势能小于在c 点的电势能二、电场力做功的特点及电场力做功的计算 1．电场力做功的特点电场力做的功和路径无关，只和初、末位置的电势差有关． 2．电场力做功的计算方法(1)由公式W ＝Flcos θ计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W ＝qEl E ，式中l E 为电荷初末位置在电场方向上的距离．(2)由电势差的定义式计算，W AB ＝qU AB ，对任何电场都适用．当U AB ＞0，q ＞0或U AB ＜0，q ＜0时，W ＞0；否则W ＜0.(3)由电场力做功与电势能变化的关系计算，W AB ＝E PA －E PB . (4)由动能定理计算：W 电场力＋W 其他力＝ΔEk. 3．电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变． (3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．【例2】如图7所示的匀强电场E 的区域内，由A 、B 、C 、D 、A ′、B ′、C ′、D ′作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD 垂直，下列说法正确的是( )A ．A 、D 两点间电势差U AD 与A 、A ′两点间电势差U AA ′相等B ．带正电的粒子从A 点沿路径A →D →D ′移到D ′点，电场力做正功C ．带负电的粒子从A 点沿路径A →D →D ′移到D ′点，电势能减小D ．同一带电粒子从A 点沿对角线移到C ′点与从A 点沿路径A →B →B ′移动到B ′电场力做功相同【例3】如图8所示，在O 点放置一个正电荷，在过O 点的竖直平面内的A 点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m 、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O 为圆心、R 为半径的圆(图中实线表示)相交于B 、C 两点，O 、C 在同一水平线上，∠BOC ＝30°，A 距离OC 的竖直高度为h.若小球通过B 点的速度为v ，则下列说法正确的是( )A ．小球通过C 点的速度大小是2ghB ．小球通过C 点的速度大小是v 2＋gRC ．小球由A 到C 电场力做功是12mv 2－mghD ．小球由A 到C 机械能的损失是mg(h －R 2)－12mv 2三、电场线、等势线与运动轨迹的综合分析1．带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力的情况以及初速度的情况共同决定的．运动轨迹上各点的切线方向表示粒子在该点的速度方向．电场线只能够描述电场的方向和定性地描述电场的强弱，它决定了带电粒子在电场中各点所受电场力的方向和加速度的方向．设计人：秦银静审核人：薛俊菊校对：梁笑焱第3章第4节电势能和电势 (学案 21 )2．等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线．已知等势线也可以画出电场线．3．在利用电场线、等势面和带电粒子的运动轨迹解决带电粒子的运动问题时，基本方法是：(1)根据带电粒子的运动轨迹确定带电粒子受到的电场力的方向，带电粒子所受的合力(往往只受电场力)指向运动轨迹曲线的凹侧，再结合电场线确定带电粒子的带电种类或电场线的方向；(2)根据带电粒子在不同的等势面之间移动，结合题意确定电场力做正功还是做负功，电势能的变化情况或是等势面的电势高低．【例4】 (2010·浙江绍兴月考)如图9所示，xOy平面内有一匀强电场，场强为E，方向未知，电场线跟x轴的负方向夹角为θ，电子在坐标平面xOy内，从原点O以大小为v0、方向沿x正方向的初速度射入电场，最后打在y轴上的M点．电子的质量为m，电荷量为e，重力不计．则( ) A．O点电势高于M点电势B．运动过程中电子在M点电势能最多C．运动过程中，电子的电势能先减少后增加D．电场对电子先做负功，后做正功[针对训练] (2011·江苏·8)一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图10所示，图中左侧前三个等势面平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有( ) A．粒子带负电荷B．粒子的加速度先不变，后变小C．粒子的速度不断增大D．粒子的电势能先减小，后增大【基础演练】1. (2010·上海单科·9)三个点电荷电场的电场线分布如图11所示，图中a、b两点处的场强大小分别为E a、E b，电势分别为φa、φb，则( )A．E a＞E b，φa＞φbB．E a＜E b，φa＜φbC．E a＞E b，φa＜φbD．E a＜E b，φa＞φb2．(2010·全国Ⅰ·16)关于静电场，下列结论普遍成立的是( )A．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低B．电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D．将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零3．将一正电荷从无限远处移入电场中M点，静电力做功W＝6×10－9 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无限远处，静电力做功W2＝7×10－9 J，则M、N两点的电势φM、φN，有如下关系( )A．φM＜φN＜0 B．φN＞φM＞0C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞04．如图12中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点．若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( )A．带电粒子所带电荷的符号B．带电粒子在a、b两点的受力方向C．带电粒子在a、b两点的速度何处较大D．带电粒子在a、b两点的电势能何处较大5．如图13所示，在真空中A、B两点分别放置等量的异种点电荷，在A、B两点间取一矩形路径abcd，该矩形路径关于A、B两点连线及连线的中垂线均为轴对称．现将一电子沿该矩形路径移动一周，下列判断正确的是( )A．a点和b点的电场强度相同B．b点和c点的电势相等C．电子从c点到d点，电势能先减小后增大D．电子从d点到a点，电场力先做正功后做负功6．(2010·江苏单科·5)空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图14所示．下列说法中正确的是( )A．O点的电势最低B．x2点的电势最高C．x1和－x1两点的电势相等D．x1和x3两点的电势相等7．(2010·广州二测)a、b、c、d四个带电液滴在如图15所示的匀强电场中，分别水平向左、水平向右、竖直向上、竖直向下做匀速直线运动(不考虑带电液滴间的相互作用)，可知( ) A．a、b为同种电荷，c、d为异种电荷 B．a、b的电势能、机械能均不变C．c的电势能减少，机械能增加 D．d的电势能减少，机械能减少8．(2011·海南·1)关于静电场，下列说法正确的是( )A．电势等于零的物体一定不带电 B．电场强度为零的点，电势一定为零C．同一电场线上的各点，电势一定相等D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加答案：例1 BC [在图中画出等量异种点电荷产生的电场的电场线分布情况，由电场线的疏密表示场强大小可知E d>E b.故选项A错误，选项B正确．a、c两点关于MN对称，故U ab＝U bc，选项C正确．沿电场线方向电势降低，所以φa>φc，由Ep＝qφ可知E pa>E pc，故选项D错误．][规范思维] 电势高低由电场线方向判断；电场强弱由电场线疏密判断；电势能的大小关系由电场力做功的正、负判断．例2 BD [由图可知ABCD为等势面，φA＝φD，而φA>φA′，故A项错误；由φA＝φD>φD′知，带正电的粒子从A移至D′电场力做正功，B项正确；而带负电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点，电场力做负功，电势能增加，选项C错误；电场力做功与路径无关，D项正确．]例3 BD [小球从A 到B 运动的过程中，设电场力做功为W F ，则由动能定理可得从A 到B ：mg(h －R ·sin 30°)＋W F ＝12mv 2－0从A 到C ：mgh ＋W F ＝12mv 2C联立以上两式可得：v C ＝v 2＋gR ，A 错，B 对；小球由A 到C 电场力做功12mv 2C －mgh ，C 错；小球由A 到C 机械能的损失等于除重力以外其他的力(电场力)所做的功，由B 到C 电场力做功为0，则ΔE ＝－W F ＝mg(h －R 2)－12mv 2，D 正确．][规范思维] 在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律，有时也会用到功能关系．(1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功)．(2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能间的转化．(3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系．例4 D [由电子的运动轨迹知，电子受到的电场力方向斜向上，故电场方向斜向下，M 点电势高于O 点，A 错误，电子在M 点电势能最少，B 错误，运动过程中，电子先克服电场力做功，后电场力对电子做正功，故C 错误，D 正确．][规范思维] 解此题的基本思路是：[针对训练]AB[电场线如图所示，由于受力总指向运动轨迹的凹侧，故粒子带负电荷，A 对；由电场线分布知电场力先不变，后越来越小，B 对；电场力一直做负功，粒子速度一直减小，电势能一直增加，C 、D 错．]【课时效果检测】 1．C 2.C3．C [对正电荷φ∞－φM ＝W 1q ；对负电荷φN －φ∞＝W 2－q .即φ∞－φN ＝W 2q .而W 2＞W 1，φ∞＝0，且W 1q 和W 2q均大于0，则φN ＜φM ＜0，C 正确．] 4．BCD5．BD [A 、B 两等量异种点电荷的电场线、等势面的分布如图所示．①由图可知，a 、b 两点场强大小相同，方向不同，A 错．②画出等势面可知b 、c 为等势面上两点．B 正确．③利用W ＝qU 或W ＝Fl 可知电子从d 到a 电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，故D 正确．]6．C [由题图象知，O 点两侧电场强度方向相反、因电场强度的方向沿x 轴，故O 点可能电势最低，也可能电势最高，A 选项不正确；x 1、x 2、x 3三点在同一电场线上，由沿电场线方向电势逐渐降低可知，无论O 点右侧电场强度沿x 轴向右还是向左，x 2点电势都不是最高，x 1、x 3两点的电势也不相等，故B 、D 不正确；由题图象，电场强度在O 点两侧对称，故x 1、－x 1两点电势相等，C 正确．]7．BC [电场力对a 、b 不做功，故a 、b 的电势能和机械能均不变，B 对；四个带电液滴所受电场力方向均向上，故均带正电荷，A 错；电场力对c 做正功，对d 做负功，故c 的电势能减小，机械能增加，d 的电势能增加，机械能减小，C 对，D 错．]。

高中物理选修3-1学案3：1.4 电势能和电势

1.4 电势能和电势[学习目标]1.静电力做功与路径无关，只与电荷的初、末位置有关；静电力做的功等于电势能的减少量。

2．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。

3．沿电场线方向，电势逐渐降低。

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。

静电力做功的特点、电势能1．静电力做功的特点(1)在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的运动路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关。

这跟重力做功的特点类似。

静电力的功是标量，但有正功、负功之分。

(2)上述结论虽然是以匀强电场为例推导得出的，但适用于任何电场。

2．电势能(1)定义：由电荷、电场和电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能。

(2)静电力做功与电势能变化的关系：①静电力做正功时，电荷的电势能减少；静电力做负功时，电荷的电势能增加；静电力做的功等于电势能的减少量。

若电荷在电场中从A 点运动到B点，则W AB＝E p A－E p B。

②静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值。

(3)电势能具有相对性。

①电荷在电场中某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力所做的功。

②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的电势能规定为零。

③电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关。

(4)电势能是标量。

电势能有正、负之分，当电荷的电势能为正值时，它就比在零电势能位置的电势能大；为负值时，它就比在零电势位置的电势能小。

[重点诠释] 1．电势能和重力势能的对比理解两种势能比较内容电势能重力势能系统电荷和电场物体和地球大小的相对性电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功变化大小的量度静电力的功是电势能变化大小的量度，静电力做的功等于电势能的减少量重力的功是重力势能变化大小的量度，重力做的功等于重力势能的减少量对应力做功特点做功多少只与始、末位置有关，与经过的路径无关，且功等于势能的减少量[特别提醒](1)电势能的变化是通过静电力做功实现的，重力势能的变化是通过重力做功实现的。

选修3-1 优秀教案 1.4 电势能和电势(最新申请教师资格证用)

高中物理选修3-1（课题九）1.4 电势能和电势1.4 电势能和电势第一课时【三维目标】[知识与技能]1、理解静电力做功的特点2、理解电势能的概念3、掌握电势能与静电力做功的关系[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功的关系，从而更好的了解电势能的概念。

[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【教学方法】讲授、讨论、练习【教具准备】【课时安排】1课时【教学过程】［新课导入］1．静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。

2．复习功和能量的关系。

从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能？引入新课。

［进行新课］1．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=qEL AM =qEL AB cos θ结论：在任何电场中，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。

与重力做功类比，引出： 2．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：PB PA E E W A B -=注意：①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②电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。

③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，负电荷在任一点具有的电势能都为负。

高中物理人教版选修3-1导学案：1.4 电势能和电势

§1.4 电势能和电势编号004【课前预习练】1．静电力做功与电势能变化的关系静电力做正功，电荷的电势能一定，静电力做负功时，电荷的电势能一定，静电力做的功是电荷电势能变化的量度，若电荷在电场中从A点移动到B点，则W AB ＝ .2．电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时，若规定电荷在B点的电势能为零，E PB＝0则E PA＝W AB.3．电势反映了电场的能的性质．电势与电势能的关系是：φ＝E Pq.电势的大小仅由决定，与电荷q的大小、电性．电势是标量，但有之分，电势降落最快的方向就是．4．电场中的各点构成的面叫等势面，等势面的性质有：(1)在等势面上移动电荷，电场力，说明电场力方向与电荷移动方向，即等势面必定与电场线．(2)沿着电场线的方向，电势，显然，电场线总是由电势的等势面指向电势的等势面．5．下列说法正确的是( )A．电荷从电场中的A点运动到了B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零C．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立6．外力克服电场力对电荷做功时( )A．电荷的动能一定增大B．电荷的动能一定减小C．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D．电荷一定从电势能小处移到电势能大处7．如图所示，Q是带正电的点电荷，P1、P2为其电场中的两点．若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则( )A．E1>E2，φ1>φ2 B．E1>E2，φ1<φ2C．E1<E2，φ1>φ2 D．E1<E2，φ1<φ28．图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定( )A．M点的电势大于N点的电势B．M点的电势小于N点的电势C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力【课堂探究练】【概念规律练】知识点一电场力做功的特点1．如图所示，在电场强度为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，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，电场力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________．知识点二电场力做功与电势能变化的关系2．如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb 和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．由图可知( )A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少3．如图所示，两个等量的正电荷分别置于P、Q两位置，在P、Q连线的垂直平分线上有M、N两点，另有一试探电荷q，则( )A．若q是正电荷，q在N点的电势能比在M点的电势能大B．若q是负电荷，q在M点的电势能比在N点的电势能大C．无论q是正电荷，还是负电荷，q在M、N两点的电势能一样大D．无论q是正电荷还是负电荷，q在M点的电势能都比在N点的电势能小知识点三电势4．关于电势，下列说法正确的是( )A．电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功B．电场中某点的电势与零电势点的选取有关C．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低D．电势是描述电场能的性质的物理量5．如果把q＝1.0×10－8 C的电荷从无穷远移到电场中的A点，需要克服静电力做功W ＝1.2×10－4 J，那么，(1)q在A点的电势能和A点的电势各是什么？(2)q未移入电场前A点的电势是多少？知识点四等势面6．如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则( ) A．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7．如图所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷．现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，以下判断正确的是( )A．两粒子带同种电荷B．两粒子带异种电荷C．到达M、N时两粒子速率仍相等D．到达M、N时两粒子速率不相等【方法技巧练】电场中电势高低的判断方法8．在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3J，则M、N、P三点电势高低关系是怎样的？课堂学习记录：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 【课后巩固练】1．下列关于电势高低的判断，正确的是( )A．负电荷从A点移到B点时，电场力做负功，A点的电势一定较高B．负电荷从A点移到B点时，电势能增加，A点的电势一定较低C．正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点的电势一定较低D．正电荷只在电场力作用下，从A点移到B点，A点的电势一定较高2．若带正电荷的运动小球只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内( )A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动3．如图所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是( )A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加4．某电场的部分电场线如图所示，A、B是一带电粒子仅在电场力作用下运动轨迹(图中虚线)上的两点，下列说法中正确的是( )A．粒子一定是从B点向A点运动B．粒子在A点的加速度小于它在B点的加速度C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D．电场中A点的电势高于B点的电势5．如图所示，虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个等势面，设两相邻等势面的间距相等，一电子射入电场后的运动轨迹如图中实线所示，其中1、2、3、4是运动轨迹与等势面的一些交点．由此可以判定( )A．电子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等B．O处的点电荷一定带正电C．a、b、c三个等势面的电势关系是φa >φb>φcD．电子运动时的电势能先增大后减小6．下列4个图中，a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是( )7．如图所示，实直线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的三条等势线，由图可以得出的正确结论是( )A．M点的电势一定高于N点的电势B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有电势能与零电势的选取无关8．如图所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和－Q，x 轴上的P点位于－Q的右侧．下列判断正确的是( )A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同 B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同C．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能增大D．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能减小9．在光滑的绝缘平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图13所示．若将一个带负电的粒子置于 b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动．粒子从 b点运动到d点的过程中( )A．先做匀加速运动，后做匀减速运动B．先从高电势到低电势，后从低电势到高电势C．电势能与机械能之和先增大，后减小 D．电势能先减小，后增大10．有一带负电的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4J．从B点移到C点，电场力做功9×10－4 J，问：(1)若以A为零势能点，B、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？(2)若以B为零势能点，A、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？11．图为电场的电场线，现将一电荷量q＝－3.0×10－9 C的负电荷从A点移到B点、从B点移到C点，从C点移到D点电场力做功分别为：W AB＝3.0×10－8 J、W BC＝1.5×10－－9 J．若取C点电势为零，试求A、B、D三点电势．8 J、WCD＝9.0×10课后学习反思：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

高中物理1.4电势能和电势导学案新人教版选修3-1

高中物理 1.4 电势能和电势导学案新人教版选修3-1【学习目标】1.明确静电力做功的特点.2.理解电势能的概念.3.弄清静电力做功与电势能变化之间的关系.4.理解电势的概念,等势面的特点.【重点难点】理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。

【学习内容】课前自学一、静电力做功的特点：在电场中移动电荷时，静电力对电荷所做的功与电荷的和有关，但与电荷经过的无关。

这一结论对于成立。

二、电势能1．电荷在电场中具有的叫做电势能。

2．电荷在电场中两点间运动时静电力做功与电荷在初末位置所具有的电势能之间的关系：W AB= 。

3．要求电场中某点的电势能应选择位置。

4．电荷在某点具有的电势能，等于静电力把它从该点移到所的做的功三、电势1．电势的定义：2．电势的表达式：。

3．电场线指向电势的方向。

（沿电场线方向电势。

4．电势是标量，若论电势需有参考点，经常选为零电势位置四、等势面1．叫等势面。

2．两个等势面不相交3．电场线与等势面的关系：。

核心知识探究知识点1静电力做功的特点[例1]如图所示，B、C、D三点都在以点电荷+Q为圆心，半径为r的圆弧上．将一检验电荷从A点分别移到B、C、D各点时，电场力做的功是 ( )A．W AB>W AC B．W AD>W ABC．W AC>W AD D．W AB=W AC[变式训练]如图所示，三个等势面上有a、b、c、d四点, 若将一正电荷由c经a移到d, 电场力做正功W1, 若由c经b移到d，电场力做正功W2，则 ( )A．W1>W2，U l>U2B．W1<W2, U l<U2C．W l=W2, U l<U2D．W l=W2, U l>U2知识点2静电力做功与电势能变化之间的关系.[例2]下列关于点电荷在电场中移动时，电势能变化的说法正确的是 ( )A．正电荷沿电场线方向移动，其电势能增加B．正电荷逆着电场线方向移动，其电势能增加C．负电荷沿电场线方向移动，其电势能减少D．负电荷逆着电场线方向移动，其电势能减少[思路分析]电场力做正功，电势能减小，减小的电势能等于电场力做的功；电场力做负功，电势能增加，增加的电势能等于克服电场力所做的功。

高中物理《1.4 电势能和电势》导学案新人教版选修3-1

§1.4 电势能和电势一：学习目标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。

二：课前预习(一)、静电力做功的特点：只与Q及UAB有关与路径无关(二)、电势能：见课本1、静电力做负功，电势能增加2、静电力做正功，电势能减少3、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，负电荷在任一点具有的电势能都为负。

4、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。

5、电荷在电场中某一点A具有的电势能E P等于将该点电荷由A点移到无穷远电场力所做的功W。

即E P=W6、若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电势的零位置。

（三)、电势1、电势表征电场的能的性质的重要物理量。

2、单位伏。

3、定义电荷在电场中某点具有的电势能与电量Q的比值。

4、公式Epqϕ=。

5、电势与电场线的关系沿电场线方向电势逐渐降低。

6、零电势位置的规定是任意的，常选大地或无穷远为零。

(四)、等势面1、定义：电势相同的点构成的面。

2、等势面的性质：①在同一等势面上各点电势相同，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。

(填：做或不做)②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。

③等势面越密，电场强度越大④等势面不相交3、等势面的用途：描述电场能的性质探究一(一)、静电力做功的特点结合课本图（如图（1））,求出试探电荷+q 在场强为E 的匀强电场中沿不同路径从A 运动到B 静电力所做功。

① 试探电荷q 在匀强电场E 中沿直线从A 到B ，求解静电力做功。

。

② q 沿折线AMB 从A 到B 。

其中AM 与电场线平行，BM 与电场线垂直。

求解静电力做功。

。

③q 沿任意曲线ANB 从A 到B ，求解静电力做功。

。

通过○1○2○3中的计算你能总结出的结论是：静电力做功与电荷经过的路径关，（填有、无），与前面学习的力做功相似。

【结论1】静电力做功特点:。

高中物理教案选修3-1 1.4电势能和电势

教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-1主备人：陈卫东学科长审查签名：§1.4电势能和电势(2课时)(一)、学习目标1、知道电势能是带电粒子在电场中所具有的能量。

2、知道电势的物理意义，会比较电场中各点电势高低3.理解在等势面上移动电荷电场力不做功.因此电场线与等势面垂直，并且有电势高的等势面指向电势低的等势面，任何两等势面不相交.思考题1电势能的变化与电场做功有什么关系？思考题2零电势点和零电势能点是怎么规定的？（三）教学问题诊断分析1、“当电场力做正功时，电势能降低，当电场力做负功时，电势能增加”这是学习的难点。

2、电势的高低判断要反复练习。

（四）、教学支持条件分析为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。

以及W 电=-△Ep，当电场力做正功时，电势能降低，当电场力做负功时，电势能增加进行反复讲解练习。

（五）、教学过程设计1、教学基本流程复习电场强度→本节学习要点→电势能→电势→练习、小结2、教学情景问题1静电力做功的特点？设计意图：知道静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。

问题2什么是电势能？电场力做功与电势能的变化量之间有什么关系？零电势能点是怎么规定的？设计意图：知道W 电=-△Ep，当电场力做正功时，电势能降低，当电场力做负功时，电势能增加。

问题3什么是电势？零电势点是怎么规定的？设计意图：知道电势的概念。

问题4沿电场线的方向电势如何变化？设计意图：沿电场线的方向电势逐渐降低。

问题5什么是等势面？电场线与等势面间有何关系？设计意图：电场线与等势面垂直。

例题1.如图1所示，Q 为带负电的绝缘小球，AB 为一不带电的中性导体且放在Q 附近，达到静电平衡状态时，下面判断正确的是（）A.A 端的电势高于B 端的电势B.以无限远或大地为零电势点，导体AB 的电势高于零C.A 、B 两端电势相等D.导体内的场强方向是由A 指向B解析：导体处于静电平衡状态时(1)，否定选0 内E 图2图1项D ； (2)导体是等势体，从而否定选项A ，选项C 是正确的.静电平衡后电场线的分布示意图如图2所示，导体A 端的正感应电荷发出电场线终止于Q ，来自大地或无限远的电场线终止于B 端负感应电荷.由沿电场线电势降低可知导体AB 的电势＜0.正确选项为C.ϕ说明：至此，我们可以对导体处于静电平衡时的特点有一个全面的认识了：(1)场强：导体内部场强处处为零.(2)电势：导体是一个等势体，其表面是一个等势面.(3)电荷分布：电荷只分布在导体的外表面上.【变式】如图为某匀强电场的等势面分布图，每两个相邻等势面相距2cm ，则该匀强电场的场强大小和方向分别为 ( )A ．E=100V/m ，竖直向下B ．E=100V/m ，竖直向上C ．E=100V/m ，水平向左D ．E=100V/m ，水平向右例题2. 某带电粒子仅在电场力作用下由A 点运动到B 点，电场线、粒子在A 点的初速度及运动轨迹如图3所示，可以判定（）Ａ.粒子在A 点的加速度大于它在B 点的加速度Ｂ.粒子在A 点的动能小于它在B 点的动能Ｃ.粒子在A 点的电势能小于它在B 点的电势能Ｄ.电场中A 点的电势低于B 点的电势解析：由电场线的疏密可知场强，所以粒子的加速A B E E 〉度.由定性画出的等势面并根据沿电场线方向电势降低，A B a a 〉可知电势A ＞B ，由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力做正功，所以动能、电势能的变ϕϕ化情况为.答案：ＢA B kA kB E E εε〈〉,说明：要注意掌握运用电场线和等势面判断电场的性质、在电场中移动电荷做功以及电荷电势能变化情况的分析方法.【变式】如图，AB 和CD 为等势面，电势分别为U 和U′，则U___U′(填〉、＝或〈)，负电荷q 在M 点和N 点的电势能大小，E M ____E N ；若把q 从M 移到N 是力做功，做了____功.(六)、目标检测1．如图所示，在点电荷Q 形成的电场中有A 、B 、C 三点，若Q 为正电荷，则________点电势最高，将正电荷放在________点时电势能最大，将负电荷放在________点时电势能最小.若Q 为负电荷，则________点电势最低，将正电荷放在________点时电势能最小，将负电荷放在_______点时电势能最大.2.等势面：电场中的各点构成的面叫等势面.3.等势面的特点：(1)等势面一定与电场线，即跟场强的方向 .(2)电场线总是由电势的等势面指向电势的等势面.图3(3)在同一等势面上移动电荷时电场力功.设计意图：检测目标完成情况配餐作业从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BCA组题1．如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线。

高中物理选修3-1学案6：1.4电势能和电势

4 电势能和电势学习目标1.明确静电力做功的特点.2.理解电势能的概念.3.弄清静电力做功与电势能变化之间的关系.4.理解电势的概念、等势面的特点.自主探究一、静电力做功的特点是.二、电势能1.电势能的定义:.用表示.2.静电力做功与电势能变化的关系:.3.如何求电荷在某点处具有的电势能?.4.零势能面的选择:.三、电势1.定义:.2.电势是,它只有,没有方向,但有正负.3.电场线指向电势的方向.顺着电场线方向,电势越来越.4.零电势位置的规定:.四、等势面1.等势面:.2.等势面与电场线的关系:.合作探究一、静电力做功的特点[思考讨论1]如图所示,质量为m的物体在重力场中,分别:(1)沿折线从A运动到B;(2)沿直线从A运动到B;(3)沿曲线从A运动到B.重力分别做多少功?重力做功的特点是什么?重力做功与重力势能的关系是什么?[自主尝试]结合教材图,分析如图所示的试探电荷q在电场强度为E的匀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沿任意曲线从A到B.二、静电力做功与电势能的关系[思考讨论2]在重力场中由静止释放质点,质点一定加速运动,动能增加,势能减少;如图所示,在静电场中,静电力做功使试探电荷获得动能,是什么转化为试探电荷的动能的?[思考讨论3]重力做的正功等于减少的重力势能,克服重力做的功等于增加的重力势能,用公式表示为W AB=E p A-E p B=-ΔE p.那么,静电力做功与电势能的关系呢?[案例分析]分析对不同的电荷从A运动到B的过程中电势能的变化情况.[思考讨论4]如何确定电荷在某点处具有的电势能?(类比分析:如何求出A点的重力势能呢?进而总结出电势能的求法.)[拓展]零势能面的选择:通常把电荷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的电势能规定为零.[思考讨论5]重力势能是物体和地球组成的系统所共有的,那么电势能是否也是电荷和电场所共有的呢?(1)若被移动电荷的极性、电荷量不同,对其电势能有何影响?(2)若电荷所处电场发生变化,对位于其中的电荷的电势能有何影响?(3)若电场中没有电荷或者空间不存在电场,还有电势能吗?[巩固训练]1.关于在电场中移动电荷与电势能的关系,下列说法中正确的是()A.电荷沿电场线方向移动,电势能一定增加B.电荷沿电场力方向移动,电势能一定增加C.电荷逆电场力方向移动,电势能一定增加D.电荷沿垂直于电场线方向移动,电势能一定不变2.有一电荷量q=-3×10-6C的电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功6×10-4J.求:(1)电荷的电势能怎样变化?变化了多少?(2)以B为零势能点,电荷在A点的电势能E p A是多少?(3)如果把这一电荷从B点移到C点时静电力做功9×10-4J,电荷的电势能怎样变化?变化了多少?(4)如果选取C点为零势能点,则电荷在A点的电势能E p A'又是多少?(5)通过这一例题你有什么收获?三、电势[思考讨论6]如何判断电势的高低呢?四、等势面[思考讨论7]在地理课上常用等高线来表示地势的高低.今天学习了电势的知识后,那我们可以用什么来表示电势的高低呢?[体验性实践]寻找等势面:找正点电荷和带电平行金属板中的等势面.[思考讨论8]什么情况下会出现力做功为零的情况?电场线跟等势面有什么关系?课堂检测1.关于等势面的说法,正确的是()A.不同等势面上各点的电势也可能相等B.各等势面永不相交C.等势面总是和电场线垂直D.等势面都是封闭的曲面2.如图展示了等量异号点电荷的电场线和等势面.关于场中的A、B、C、D四点,下列说法正确的是()A.A、B两点的电势和电场强度都相同B.A、B两点的电场强度相同,电势不同C.C、D两点的电势和电场强度都不同D.C、D两点的电势相同,电场强度不同3.关于等势面、电场力做功和电场的关系,下列说法正确的是()A.在等势面上移动电荷,电场力总是不做功B.电荷从A点移到B点,电场力做功为零,则电荷一定是沿等势面移动的C.在同一个等势面上的各点,电场强度的大小必然是相等的D.电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面4.如图所示,展示了不规则形状的带电导体周围的电场线和等势面.从图中可以看出,越靠近导体,等势面的形状就越趋近导体表面的形状,这是因为,导体的表面本身就是一个,而且导体内部的电势也处处相等,所以导体是一个;而越是远离导体,等势面的形状就越趋近球面,这是因为,从足够远的地方看导体,它就是一个点电荷,而点电荷的就是球面.5.电场线和等势面都可以形象、直观地描述电场.由于电场线和等势面有着固定的空间位置关系,我们只要知道了其中之一,就可以根据相互关系描绘出另一个.而且,从测量方便性的角度看,我们一般是描绘更容易(选填“电场线”或“等势面”).6.如图展示了等量同号点电荷的电场线和等势面.从图中可以看出,这三点的电势关系是φaφbφc(均填“>”“<”或“=”)--☆参考答案☆--自主探究一、静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关,与电荷经过的路径无关二、电势能1.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E p2.W AB=-(E p B-E p A)=E p A-E p B3.略4.通常把电荷在离场源电荷无限远处或电荷在大地表面上的电势能规定为0三、电势1.电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值2.标量大小3.降低低4.通常以大地或无限远默认为势能零点四、等势面1.电场中电势相同的各点构成的面2.互相垂直合作探究一、静电力做功的特点[思考讨论1]物体沿不同路径由A到B,重力做功仅与A、B两点竖直方向高度差有关,与所走路径无关,W=mgh.重力做正功,重力势能减小;重力做负功,重力势能增加.即重力做功等于重力势能的减少.[自主尝试]试探电荷沿不同路径由A到B,静电力所做的功都为qEh.静电力做功的特点:静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,与电荷经过的路径无关.二、静电力做功与电势能的关系[思考讨论2]这种能量为电势能.[思考讨论3]根据动能定理,W AB=E k B-E k A=ΔE k.因为,根据能量守恒增加的动能等于减少的电势能,E k B-E k A=E p A-E p B,所以W AB=E p A-E p B=-ΔE p.[案例分析]正电荷从A运动到B做正功,即有W AB>0,则E p A>E p B,电势能减少.正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少.负电荷从A运动到B做负功,即有W AB<0,则E p A>E p B,电势能增加.负电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少.[思考讨论4]电荷在某点的电势能等于静电力把它从该点移动到零势能位置所做的功.[思考讨论5](1)若被移动电荷的极性、电荷量不同、电荷所处电场发生变化,电势能都要发生变化.(2)如果在电场中没有电荷,就不会有电势能.如果有试探电荷而没有电场,也不会有电势能.(3)电势能是电荷和电场这个系统所共有的.[巩固练习]1.CD2.(1)静电力做功W AB=-6×10-4 J,电势能增加了6×10-4 J.(2)以B为零势能点,电荷在A点的电势能是-6×10-4J.(3)W BC=9×10-4 J,电荷的电势能减少了9×10-4 J.(4)以C点为零势能点,则电荷在A点的电势能E p A'=W AC=W AB+W BC=3×10-4J.(5)取不同的零势能点,同一电荷在电场中同一点的电势能数值是不同的.三、电势[思考讨论6]根据静电力做功的正负,判断电势能的变化,进而判定电势的高低.四、等势面[思考讨论7]等势面:电场中电势相同的各点构成的面.[思考讨论8]F⊥v,F做功为零.沿着电场线的方向,电势越来越低.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.课堂检测1.BC2.BD3.AD4.等势面等势体等势面5.等势面6.=>。

高中物理选修3-1学案：1.4 电势能和电势

第4节电势能和电势学习目标核心提炼1.知道静电力做功与路径无关。

2个特点——电场力做功特点、等势面的特点3个概念——电势能、电势、等势面2个公式——W AB＝E p A－E p Bφ＝E pq2.理解静电力做功与电势能变化的关系，理解电势能的概念，认识电势能的相对性。

3.知道电势的定义方法及其定义式、单位。

4.知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。

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W＝qE·l cos θ。

其中θ为电场力与位移之间的夹角。

2.特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。

以上结论不仅适用于匀强电场，而且也适用于非匀强电场。

二、电势能1.概念：电荷在电场中具有的势能。

用E p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减少量，即W AB ＝E p A－E p B。

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零势能位置时静电力所做的功。

4.零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地表面上的电势能规定为零。

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：φ＝E pq。

3.单位：伏特，符号是V。

4.特点(1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的电势零点的位置有关。

(2)标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负。

5.与电场线的关系：沿电场线方向电势逐渐降低。

思考判断1.电场线密集处场强大，电势高(×)2.某点的场强为零，电荷在该点的电势能一定为零(×)3.某点的电势为零，电荷在该点的电势能一定为零(√)4.某一点的电势为零，其场强一定为零(×)5.电场力做功，电势能一定变化(√)四、等势面1.定义：电场中电势相等的各点构成的面。

2.等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功。