高二物理新课标__选修3-1第一章第四节1-4

置，类比重力势能引入了电势能的概念。电场力做功与电势能 变化的关系是电场力做功量度了电势能的变化：
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第一章 静电场
人 教 (1)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只 版 必 修 有通过电场力做功才能实现，与其他力是否做功，及做功多少 一 新 课 标 地 理
无关。
· ·
6．电场中电势相同的各点构成的面叫做________。在等
________，并且由电势________的等势面指向电势________的
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第一章 静电场
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答案： 1．起始位置 2．电势能 Ep 终止位置 经过的路径 EpA－EpB
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第一章 静电场
人 教 版 必 修 一 · ·
知识点4 等势面 1．定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。 2．等势面是为了形象描述电场中各点的电势而人为画出
新 课 的曲面。 标 地 理
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第一章 静电场
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＝qEd中的d必须是沿电场方向上两点的距离。
· ·
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第一章 静电场
人 教 知识点2 电势能 版 必 1．与重力势能相似，由于移动电荷时静电力做的功与移 修 一 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 新 课 能。 标 地 理
· ·
2．电场力做功与电势能变化的关系 电场力做功与重力做功类似，与路径无关，取决于初末位
· ·
图1－4－8
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第一章 静电场
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A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功；电势能增加 B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功；电势能增加 C．粒子从K到L的过程中，电势能增加；动能减少 D．粒子从L到M的过程中，动能减少；电势能增加
(2)电荷在电场中的起始和终止位置确定后，电场力所做的
· ·
(3)电荷在电场中移动时，电势能的变化只与电场力所做的
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第一章 静电场
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3．电势能的正、负参与大小的比较。 4．通常把电荷在离场源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。
每个带电小球克服电场力做功 l W＝Fd＝qE (1－cosα)。 2 两个带电小球克服电场力做功等于它们做功之和 W′＝2W
＝qEl(1－cosα)。
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第一章 静电场
人 教 【思维点悟】在应用公式W＝qEd计算电场力做功时，必 版 必 修 须满足两个条件：第一是电荷处在匀强电场中，第二是公式W 一 新 课 标 地 理
(2)电场力做正功，电势能一定减小；电场力做负功，电势
能一定增大。电场力做功的值等于电势能的变化量，即：
WAB＝EpA－EpB。
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第一章 静电场
人 教 说明：(1)电场力做功只能决定电势能的变化量，而不能决 版 必 修 定电荷电势能的数值。 一 新 课 功就确定了，所以电荷的电势能的变化也就确定了。 标 地 理 功有关，与零电势能参考点的选取无关。
图1－4－3
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第一章 静电场
人 教 【解析】思路1：利用电场线方向来判断：由于电势能增 版 必 修 加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷运动方向相反， 一 新 课 向应是由a指向b，因此电场线的方向是从a指向b。 标 地 理
从b指向a，而负电荷受电场力的方向和场强方向相反，场强方
之，则增加。
【思维点悟】电势能的变化，离不开电场力做功。因此做
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第一章 静电场
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知识点3电势 1．定义：电荷在电场中的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，即 2．单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号V。
· ·
顺着电场线的方向电势越来越低，a点电势比b点电势高。
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第一章 静电场
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思路2：利用电场力做功公式来判断 由于电势能增加，电场力一定做负功，即Wab为负值，而q 为负值。 由Wab＝q(φa－φb)得φa＞φb
思路3：利用电势能判断
电势能的减少量
3．零势能位置
4．电势能
5．也可以 6．等势面
电荷量
标量 不做功 垂直
伏特
V
大地
高
低
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第一章 静电场
人 教 版 必 修 一 · ·
知识点1 静电力做功的特点
1．匀强电场中：如图1－4－1所示，电荷运动时无论沿路
新 课 径AB、ACB还是沿任意曲线由A点移动到B点，静电力对电荷做 标
3．等势面的特点 (1)等势面一定跟电场线垂直。 (2)在同一等势面上移动电荷电场力不做功。 (3)电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
(4)任意两个等势面都不相交。
(5)等差等势面越密的地方，电场强度越大。
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第一章 静电场
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4．常见电场的等势面形状及其特点：
第一章 静电场
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二、过程与方法 通过与以前所学知识结合，理解电势能与做功的关系，从 而更好地了解电势能和电势。 三、情感、态度和价值观
地 理 的实际问题，增强科学探究的价值观。
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
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第一章 静电场
地 理 在该点的电势能是1 J，这一点的电势就是1 V，即1 V＝1 J/C。
1 V的意义：在电场中的某一点，如果电荷量为1 C的电荷
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第一章 静电场
人 3．电场线指向电势降低最快的方向，即沿看电场线方向， 教 版 必 电势越来越低。 修 4．物理学中常取离场源电荷无限远处的电势为零，在实 一 · · 新 际应用中常取大地的电势为零。 课 规定了零电势之后，电场中各点的电势可以是正值，也可 标 地 以是负值。 理
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第一章 静电场
人 教 【例2】下列关于电场中电荷的电势能大小的说法，正确 版 必 ( ) 修 的是 一 新 课 标 地 理
A．在电场强度大的地方，电荷的电势能也大 B．正电荷沿电场线移动，电势能增大
· ·
C．负电荷沿电场线移动，电势能一定增大
D．电荷沿电场线移动，电势能一定减小 【答案】C
图1－4－5
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第一章 静电场
人 教 ③两异种点电荷连线的中垂面也是一个等势面，它就是两 版 必 修 簇对称曲面的对称轴面。 一 · · 新 课 标 地 理
中垂面上各点的电势跟无限远处的电势相等，即为零电势。
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第一章 静电场
人 教 版 必 修 一 · ·
(1)点电荷电场的等势面
①点电荷电场的等势面是无数个以
新 课 点电荷为球心的半 标
地 理 示(平面是一系列同心圆)。
径不同的同心球面。如图1－4－4所
图1－4－4
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第一章Байду номын сангаас静电场
人 教 ②当相邻两等势面间的电势差相同时，两相邻球面(圆面) 版 必 修 间的距离由近及远逐渐增大。反之，可以用等势面的疏密定性 一 新 课 标 地 理
正电荷q为正值，在电势越高的地方电势能就越大，而对 负电荷q为负值，在电势越高的地方电势能越小，而本题已知条 件是负电荷在a点电势能较小，a点电势高。
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第一章 静电场
人 教 【思维点悟】明确粒子带何种性质电荷和电势能怎样变化， 版 必 修 是做此类题的突破口。 一 · · 新 课 标 地 理
(3)匀强电场的等势面 匀强电场的等势面是一簇垂直于电场线的平行平面，若相 邻两等势面间的电势差相等，则平行平面间的间距也相等。如
新 课 图1－4－6所示。图中虚线表示等势面，相邻两等势面间距离相 标 地 理
等。
图1－4－6
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第一章 静电场
人 教 (4)不规则形状的带电导体周围的电场 版 必 修 线和等势面 一 · · 新 课 周围的电场线和等势面分布图。 标
图1－4－7是一不规则形状的带电导体
地 理 锐的地方，电荷分布越多，电场线越密，等
势面也越密(相邻两等势面间电势差相等)。
从图中可以看出：导体表现越突出和尖
图1－4－7
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第一章 静电场
人 教 【例4】如图1－4－8所示，虚线圆是某静电场中的等势面， 版 必 其电势分别为φa、φb和φc。一带正电粒子射入电场中，其运动轨 修 一 迹如实线KLMN所示，由图可知 ( ) 新 课 标 地 理
的功W＝qEd。
地 理
图1－4－1
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第一章 静电场
人 教 2．可以证明，在任何电场中：静电力做功与路径无关， 版 必 修 只与电荷初末位置有关，可见静电力做功与重力做功相似。 一 · · 新 课 标 地 理
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第一章 静电场
人 【例1】如图1－4－2所示，在场强为E的水平匀强电场中， 教 版 必 一根长为l的绝缘杆两端分别固定着带有电荷量为＋q和－q的小 修 一 球(大小不计)。现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，则转动过 · · 新 程中带电小球克服电场力所做的功为________。 课 标 地 理
【答案】qEl(1－cosα)
图1－4－2
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第一章 静电场
人 【解析】＋q 在电场中所受电场力沿电场线方向，它向左移 教 动要克服电场力做功；－q 所受电场力与电场线方向相反，它向 版 必 右移动也要克服电场力做功。 修 一 · · 新 课 －cosα)。 标 地 理
l 每个带电小球的初、末位置沿电场线方向的距离均为 d＝ (1 2
判断场强的大小。
· ·
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第一章 静电场
人 教 版 必 修 一 · ·
(2)两等量异种电荷电场的等势面。 ①如图1－4－5所示是两等量异种 电荷电场的等势面(有箭头的曲线是电场
新 课 线)。 标 地 理
它们是两簇对称曲面。
②相邻两等势面的电势差相同时， 两相邻曲面间距离由近及远逐渐增大。
电势是标量，只有大小，没有方向。它的正负是相对于零 电势点而言的。 说明：电势的正负参与大小的比较。
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第一章 静电场
人 教 【例3】如图1－4－3所示，电子在一条电场线上从a点运 版 必 修 动到b点，电势能增加，试判定a、b两点电势高低。 一 · · 新 课 标 地 理
【答案】φa＞φb
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第一章 静电场
人 教 【解析】电势能的大小与零势能面选取有关，与场强大小 版 必 修 无直接联系，A错；正电荷沿电场线移动，电场力做正功，负电 一 · · 新 课 D错。 标
荷沿电场线移动，电场力做负功，故电势能增加。这样C对，B、
地 理 此类题时，先分析电场力做功情况，做正功，电势能减少，反
人 教 版 必 修 一 · · 新 课 标
1．在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的 ________和________有关，但与电荷________无关。 2．电荷在电场中也具有势能，这种势能叫________，可
地 理 ________。若用W 表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力 AB
做的功，EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能，则WAB ＝________。
________的电势为零。
4．电荷在电场中某一点的________与它的________的比
电势能，则φ＝________。在国际单位制中，电势的单位是
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第一章 静电场
人 教 5．电场中各点的电势可以是正值，________是负值。电 版 必 修 势只有大小，没有方向，是个________。 一 · · 新 课 势面上移动电荷时，静电力________。电场线跟等势面 标 地 理 等势面。
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用________表示。功是能量变化的量度。静电力做的功等于
第一章 静电场
人 教 3．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到 版 必 修 ________时所做的功。 一 · ·
新 课 值，叫做这一点的电势。如果用φ表示电势，用Ep表示电荷q的 标 地 理 ________，符号 为 ________ 。一般情 况下 ，取无 限远 处或