1.4 电势能和电势(讲授式)

一负正电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至c，电场力做正功 W2,则（ C ） A.W1=W2，ψ1＜ψ2＜ψ3 B.W1=W2，ψ1＞ψ2＞ψ3 C.W1＞W2，ψ1＞ψ2＞ψ3 D.W1＜W2，ψ1＞ψ2＞ψ3 Uab>Ubc qUab>qUbc
1 2 3
针对训练
10、如图，虚线a、b、c势某静电场中 的三个等势面，它们的电势a最大，c最 少，一带正电的粒子射入电场中，其运 动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知 （ AC ） A. B. C. D. 粒子从K到L的过程中，电场力做负功 粒子从L到M的过程中，电场力做负功 粒子从K到L的过程中，电势能增加 粒子从L到N的过程中，动能减少
做正功 做负功
E
b
F 电势能增加
+
O
+
F
电势能减少
a
E
针对训练 5、一带电油滴在匀强电场E中 的运动轨迹如图虚线所示,电场方向 竖直向下.若不计空气阻力,则此带电 油滴从a运动到b的过程中,能量变化 情况为( C ) A.动能减小
F电
b
受力 分析
a
E
mg
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
合力向上，合力做正功，油滴动能 增加，A错
知识链接
针对训练 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，电场力做了 5×10－6J的功，那么 ( CD ) 根据功能关系，电荷的电势 能将减少5×10－6J ，C正确
由动能定理可知，电荷的动 能将增加5×10－6J ，D正确
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
（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
针对训练
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 D.电子的电势能先增加后减少
电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。
2、几种常见的等势面
+
E
－
3、等势面的特点：
（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功
（2）电场线（或E）⊥等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低 的等势面 （3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合
（4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏
引：一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?
E q + A
F B
在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电 荷的动能增加. 什么能转换为动能的呢，能否从能量的角度解释呢
一、静电力做功的特点
1.将电荷q从A沿直线移至B:
B
E

q
A
+
ө
F
M
W F AB cos qE AM
F
M
q
+
M
W 1 qE x1
W2 qE x 2
A
W3 qE x 3
x1 x 2 x 3 AM
W W1 W2 W3 qE AM
……
一、静电力做功的特点 4、结论 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路径无关，
仅与电荷的起始位置和终止位置有关， 该结论对于非匀强电场也是适用的。
F

M
3.求EPA/q，比值是否与电荷量有关？
E PA ELcosθ 与电荷量无关 q
三、电势 1、定义：
（φ 标量）
电势能 电势 检验电荷的电量
EP q
1J/C=1V
2、EP及q含符号 3、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。
4、沿电场线 (场强)方向电势越来越低
A B E φA ＞φB
一、静电力做功的特点
2.将电荷q从A沿折线移至B:
B
E
A q
q
+ +
ө
F F
M
对AM: 对MB:
W1 qE AM
W2 0
W W1 W2 qE AM
对全程:
一、静电力做功的特点
3.将电荷q从A沿曲线移至B:
B A q ө E
q
+ +
q
+
F x3
q
B
+
FE
x2 F x1 F
c b a L
v
Mv
N
F
K
F
如何比较电荷电势能的大小呢？
方法一: 根据电场力做功的正负判断：
电场力做正功，电势能减少； 电场力做负功，电势能增加。 方法二: 直接根据公式 判断
q
电场力做负功 顺着电场线移动
电场力做正功 顺着电场线移动 电势能增加
方法三: 根据电场线来判断 负电荷
正电荷
电势能减小
7、如图所示，ＭＮ是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带 正电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示， 则该带电粒子在a点的加速度一定 小于 在b点的加速度。带电粒子在a点的 电势能一定 大于 在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等 于”）。
a Ｍ b F N
四、等势面 1、定义：
vF
a
vv
F
b
v
根据力与运动轨迹的关系，受力 方向如图所示,B正确 若粒子a→b，a、b两点的速度 方向如图所示
若粒子b→a，a、b两点的速度 方向如图所示 由动能定理和功能关系可知C、 D在正确
是( BCD )
A.带电粒子所带电荷的性质 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、正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负
6、电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电 荷及放什么电荷无关
7、电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正
值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势
比零低。
6、如图所示，点电荷的静电场中电场线用 实线表示，但其方向未标明，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 到电场力作用，根据此图可作出正确判断的
针对训练 １、下列说法中正确的是（ ABC ）
A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
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。 电场力做正功，电势能减少； 电场力做负功，电势能增加
（5）沿电场方向电势降低最快
20 10 0
（6）匀强电场中电势均匀变化。
针对训练 8、关于等势面，正确的说法是（ CD ） A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功
B．等势面上各点的场强大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直 D．两等势面不能相交
针对训练 9、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别 为ψ1、ψ2、ψ3，a、b、c是某电场线与这簇等势面的交点，且ab=ac.现将
A + A －
B + B －
正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少
正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加
负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加 负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少 ３、电场力做的功等于电势能的减少量
WAB EPA EPB
二、电势能 ４、相对性：大地或无穷远默认为零 ５、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。 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。 6、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比零点的电 势能的高低。 7、电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移 到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W
电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
回顾重力做功的特点? 1.在这三种情况下重力做功的关系？ A 2. WG mgh
3.可以引进重力势能的概念。 4.类比可以给出电势能的概念。 B C mg h
二、电势能
（Ep）
标量
１、定义：电荷在电场中受到电场力而具有的 与位置有关的势能叫做电势能。 ２、电场力做功改变电势能
由于不知道电荷的初动能和 初势能，所以A、B错误
针对训练 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？ EPC=1.8×10-5 J EPB=3×10-5 J
D.重力势能和电势能之和增加
电场力做正功，电势能减少，B错
根据能量守恒可知，C对、D错
讨论:
1.将电荷q从A点移到B点。若取B点的电势能为零，则A点的电势能为多少？
EPA qELcosθ
2.若电荷的电量为2q、
3q … 则A点的电势能为多少? L
B
E
A q
+
ө
2qEL cos
3qEL cos
新课标高中物理选修3－1
第一章
第4课时
静电场
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，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。 3.明确电势能、电势、静电力做功和电势能的关系。 4.了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及等势面与电场 线的关系。