【教科版】物理《优化方案》选修3-1课件第1章第4节

核心要点突破
一、电势能和重力势能的对比理解 两种势能 比较内容 系统 电势能 电荷和电场 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 重力势能 物体和地球 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
大小的相对性
两种势能
比较内容
电势能 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
(2)电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低，
若UAB>0，则φA＞φB，若UAB<0，则φA＜φB；电势的
正负表示比零电势点的电势高还是低,φA＞0，说明A 点电势高于零电、B两点间的电势差UAB＝75 V，B、
C两点间的电势差为 UBC＝－200 V，则 A、 B、C三
(1)电场中某点的场强等 于放在该点的点电荷所 受到的电场力F跟点电 荷电荷量q的比值 (2)E＝F/q，E在数值上 等于单位正电荷在该点 所受到的静电力
矢标性 单位
电势φ 标量 V/m
电场强度E 矢量 N/C
联系
(1)电势沿着电场强度的方向降低 (2)大小之间不存在任何关系，电势为零的点，场 强不一定为零；电势高的地方，场强不一定大； 场强为零的地方，电势不一定为零；场强大的地 方，电势不一定高
C．电场力所做的功一定等于重力所做的功
D．电势能的减少量一定等于重力势能的增加量
解析：选 ABD. 带电粒子在竖直方向只受重力作 用，向上做匀减速直线运动，水平方向上受电场 力作用，向右做匀加速直线运动，由于速度变化
量和时间相等，故位移和力的大小相等， A 、 B
正确．电场力做正功，重力做负功，大小相等， 所以 C错．电场力做正功时，电势能减少；重力 做负功时，重力势能增加，且变化量大小相等， D正确．可知应选A、B、D.
点电势高低关系为( )
A．φA>φB>φC
C．φC>φA>φB
B．φA<φC<φB
D．φC>φB>φA
解析：选C.因为UAB＝φA－φB＝75 V＞0，所以φA＞
φB.又UBC＝φB－φC＝－200 V＜0，所以φB＜φC.又
UAC＝UAB＋UBC＝75 V＋(－200 V)＝－125 V＜0，
所以φA＜φC.则φC＞φA＞φB.故正确答案为C.
第 四 节
课前自主学案
电 势
能 电 势 与 电 势 差
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、电场力做功的特点
电荷量 在匀强电场中 , 电场力做功只与移动电荷的 ________
起点和终点 的位置有关，而与 _____ 以及 ____________ 路径 无关，该
结论也适用于任意静电场．
负值表示该点电势比零电势低．
(3)当规定了无限远处为零电势时，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．
3．电势和电场强度的关系
电势φ 物理 意义 描述电场的能的性质 电场强度E 描述电场的力的性质
(1)电场中某点的电势等于 该点跟选定的标准位置(零 电势点)间的电势差 大小 (2)φ＝Ep/q，φ在数值上等 于单位正电荷在电场中该 点具有的电势能
电势沿电场线逐渐下降， 取定零电势点后，某点的 大小 电势高于零者，为正值； 某点的电势低于零者，为 负值
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2. 如图 1 － 4 － 2 所示，关于电场中的 A 、 B 两点，下 列说法中正确的是( )
图 1－ 4－ 2
A．电势φA＞φB，场强EA＞EB B．电势φA＞φB，场强EA＜EB C．将＋q电荷从A点移到B点静电力做了正功
即电荷在电场中某点的电势能的大小等于把电荷
从该点移到电势能为零的点的过程中电场力所做
的功． 3．电势能是标量，有正负，无方向，电势能为正 值表示高于零电势能，负值表示低于零电势能．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 3.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
二、电势能 电场 中具有的势能叫做电势 1 ．电势能：电荷在 ______ 能．
2 ．静电力做的功与电势能变化的关系：静电力
减少 做的功等于电势能的 _____ 量．若用 WAB 表示电
荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功，EpA
和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能，公式
WAB＝EpA－EpB 表达为：________________.
D ．将－ q 电荷分别放在 A 、 B 两点时具有的电势
能EpA＞EpB
解 析 ： 选 BC. 由 于 B 处 电 场 线 密 集 ， 所 以 场 强 EA<EB；沿电场线电势降低，所以电势φA＞φB.B选 项正确．将＋ q 电荷从 A 点移到 B 点静电力做了正 功． C选项正确．负电荷在电势高的 A点具有的电 势能反而少，所以EpA＜EpB，D选项错误．
特别提醒：当涉及φ、Ep、q三者关系的问题时，一 定要考虑三者的正负号问题．
4．电势和电势能的区别和联系
物理 意义 相关 因素 电势φ 反映电场的能的性质的物 理量 电场中某一点的电势φ的大 小，只跟电场本身有关， 跟点电荷q无关 电势能Ep 电荷在电场中某点所具 有的电势能 电势能大小是由点电荷q 和该点电势φ共同决定的 正点电荷(＋q)电势能的 正负跟电势的正负相同； 负点电荷(－q)电势能的 正负跟电势的正负相反
解析：选 AC. 无穷远处的电势能为零，电荷从电场 中某处移到无穷远时，若电场力做正功，电势能减 少，到无穷远处时电势能减为零 ,电荷在该点的电势 能为正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化， 也就等于电场力做的功 ,因此电场力做的正功越多， 电荷在该点电势能越大，A正确，B错误．电荷从无 穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电 势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势 能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷 远处移到该点时，克服电场力所做的功，所以 C 正 确，D错误．
电势能就越大
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
3．电势能等于什么：电荷在某点的电势能，等于静
电力把它从该点移动到________ 位置时所做的功． 零势能
4 ．电势能零点的规定：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． ___________
三、电势与电势差 1．电势 单位正电荷 由 (1) 定义：场中某点的电势数值上等于 ____________ 参考点(零电势点) 时电场力所做的功． 该点 移动到__________________ _____
第四节
电势能
电势与电势差
课标定位 学习目标：1.知道电场力做功的特点和电势能的概念． 2．理解电场力做功与电势能变化的关系． 3．知道电势的定义方法及其相对性． 4．理解电势差的概念及正值、负值的含义，知道电势 差与零电势点的选择无关． WAB 5． 会用公式 UAB＝φA－φB 及 UAB＝ q 进行有关计算． 重点难点：1.电场力做功与电势能变化的关系． WAB 2．利用公式 UAB＝ q 解决问题．
五、对电场力做功与电势差关系的理解 WAB 1．正确理解电势差 UAB＝ q WAB (1)定义式 UAB＝ q ，式中 UAB 为 A、B 两点间的电 势差，WAB 为 q 从初位置 A 运动到末位置 B 时静电 力做的功，计算时 W 与 U 的角标要对应． (2)决定因素：由电场本身性质决定，与 WAB、q 无 关．
电压 . 叫______
伏特，符号是____ V. (5)电势差的单位是______
四、 静电力做功与电势差的关系
电势差 ， 1． WAB ＝qUAB，知道了电场中两点的________
就可以计算在这两点间移动电荷时静电力做的功， 而不必考虑静电力的大小和方向以及电荷移动的
路径 ． _____
WAB 2．UAB＝ q 是确定电势差常用的公式．
Ep φ＝ q 伏特 ，符号为 V，即 1 V (2)定义式：________，单位：______
＝1 J/C. 能 的性质的物理量． (3)物理意义：描述电场____
(4)相对性：与电势能一样具有相对性，规定了零势 点之后，才能确定电场中各点的电势．在物理学的 无限远处 大地上 理论研究中常取离场源 __________ 或 ________ 的电
即静电力做正功，电荷电势能一定减少，静电力做
负功，电荷电势能一定增加．
2．电势能的大小 和计算重力势能一样，必须取参考点，也就是说，
电势能的数值是相对于参考位置来说的，所谓参考
位置，就是电势能为零的位置，参考位置的选取是
人为的，通常取无限远处或大地为参考点．
设电荷在电场中某点A的电势能为EpA，移到参考点 O电场力做功WAO，即WAO＝EpA－EpO，规定O为参 考点时，就有EpO＝0，所以EpA＝WAO.
重力势能 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
变化大小的量度
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：静电力做功和重力做功尽管有很多相
似特点，但因地球产生的重力场只会对物体产生 引力，但电场对电场中的电荷既可产生引力，也 可产生斥力，所以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，以便确定
电势差U
UAB＝φA－φB，当φB＝0时， UAB＝φA 相同，均是伏特(V)，常用还有 kV，mV等 都是标量，但均具有正负
均是描述电场能的性质的物理 物理意义 量
特别提醒：(1)讲电势差，必须明确是哪两点的电势 差．A、B间的电势差记为UAB，而B、A间的电势差
记为UBA，UBA＝φB－φA＝－(φA－φB)＝－UAB.
三、对电势能的理解 1．静电力做功与电势能变化的关系 静电力对电荷做了功，电势能就发生变化，静电力
对电荷做了多少功，就有多少电势能转化为其他形
式的能，电荷克服静电力做了多少功，就有多少其 他形式的能转化为电势能，也就是说，静电力做的 功是电势能转化为其他形式的能的量度，静电力做 的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB.
二、对电势的理解 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，还常 取大地电势为零．
2．电势是标量
(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，
势为零．
(5)标量：只有大小没有方向，但有正负值，比零点 正 负 高为____ 值，比零点低为____ 值．
电场线 (6)判断电势高低的方法： ________ 指向电势降低的
方向．
2．电势差 电势 (1)定义：电场中两点间______ 的差值. (2)电场中两点间的电势差与零电势点的选择______ 无关 ． (3) 公式 UAB ＝ φA － φB ， UBA ＝ φB － φA ，可见 UAB ＝－ UBA (4)电势差是______ 标量 ，可以是正值，也可以是负值，也
功的正负和电势能的变化情况．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.带电粒子以速度 v0沿竖直方向垂直进入匀强电场
E 中，如图 1 － 4 － 1 所示，经过一段时间后，其速
度变为水平方向，大小仍为v0，则一定有(
)
图 1－ 4－ 1
A．电场力与重力大小相等 B．粒子运动的水平位移大小等于竖直位移大小
四、对电势差与电势关系的理解
定义 区 决定 别 因素 相对 性
电势 φ 电势能与电量 Ep 比值：φ＝ q 由电场和在电 场中的位置决 定 有， 与零势能点 选取有关
电势差 U 电场力做功与电 W 量比值：U＝ q 由电场和场内两 点位置决定 无， 与零势能点选 取无关
电势φ
数值关系 联 系 单位 标矢性