电势能和电势学案(人教版选修3-1)

澄海中学高二物理选修3-1学案

1.4 电势能和电势

班级：高二（）班姓名：座号：

一、电场力做功的特点

在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的______位置和______位置有关，但与电荷经过的______无关．这个结论对非匀强电场______(填“同样成立”或“不成立”)．

答案起始终止路径同样成立

二、电势能

1．电势能：电荷在______中具有的势能叫做电势能．

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______，用公式表示W AB ＝________.电场力做正功，电势能________，电场力做负功，电势能______．

3．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．

答案 1.电场 2.减少量E p A－E p B减少增加3．零势能点

三、电势

1．概念：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的__________．

2．公式和单位：电势的定义公式为__________，单位是__________，符号是V.

3．相对性：电势也是相对的，在应用中常取离场源电荷无限远处电势为零，或大地的电势为零．电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是__________．

4．与电场线关系：沿电场线的方向电势__________．

答案 1.比值 2.φ＝E p

q伏特 3.标量 4.降低

四、等势面

1．等势面：电场中______________相同的各点构成的面叫做等势面．在同一个等势面上移动电荷时静电力__________．

2．等势面的特点：电场线跟__________垂直，并且由电势高的等势面__________电势低的等势面．

3．等势面实例：孤立的点电荷电场的等势面是一簇以点电荷位置______________，

匀强电场的等势面是一族__________．

答案 1.电势不做功 2.等势面指向 3.球心的同心球面平行平面

一、电场力做功的特点

【问题情境】

1．如图试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A移动

到B，静电力做的功为多少？

2．q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？

3．根据问题1和问题2可以得到什么结论？

答案 1.静电力F＝qE，静电力与位移夹角为θ，静电力对试探电荷q做的功W＝F·|AB|cos θ＝qE·|AM|.

2．在线段AM上静电力做的功W1＝qE·|AM|，在线段MB上做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·|AM|.

3．电荷在匀强电场中从不同路径由A运动到B，静电力做功相同．说明静电力做功与路径无关，只与始末位置有关．

【要点提炼】

电场力做功的特点：电场力对电荷所做的功，与电荷的________有关，与电荷经过的________无关．

(1)虽然此结论从匀强电场中推导出来，但也适用于非匀强电场．

(2)电场力做功与重力做功相似，只要初末位置确定了，移动电荷q做的功就是确定值．

(3)课本中提到的“静电力”与“电场力”是同一个力的两种不同说法．

答案初末位置路径

【问题延伸】

如何判断电场力做功的正负？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

答案(1)根据电场力和位移的方向夹角判断，此法常用于匀强电场中恒定电场力做功的判断．夹角为锐角做正功，夹角为钝角做负功．

(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断，此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功，夹角是锐角做正功，是钝角做负功，二者垂直不做功．

二、电势能

【问题情境】

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．

1．什么是电势能？

2．电场力做功与电势能变化的关系是怎样的？

3．电势能的零点在什么地方？

答案 1.电荷在电场中具有的势能叫做电势能

2.见【要点提炼】1

3.电势能的零点等同于重力势能的零点，是人为规定的，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．

【要点提炼】

1．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：W AB ＝__________.

2．电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到__________位置时所做的功． 答案 1.E p A －E p B 2.零势能点

三、电势

【问题情境】

如图所示的匀强电场，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．

答案 由E p A －E p O ＝W AO ＝E qlcos θ，知电荷量为q 和2q 的电荷在A 点的电势能分别为E qlcos θ、2E qlcos θ；虽然电势能不同，但电势能与电荷量的比值相同，都为E lco s θ.

【要点提炼】

1．电场中某点的电势φ＝________，单位为______，符号为______．

2．电场线指向电势______的方向．

答案 1.E p q

伏特 V 2.降低 【问题延伸】

1．电势的相对性：电势的大小是相对于零电势点而言的，零电势点选择的位置不同，则该点的电势就不同．零电势点的选择是任意的，但通常选择______或______为零电势点．

2．电势是标量：规定了零电势点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值．正值表示该点的电势高于零电势，负值表示该点的电势低于零电势．在同一电场中，正电势一定______负电势．

3．公式φ＝E p q

中涉及三个物理量φ、E p 、q ，在计算时应代入各自的正负号． 答案 1.地面 无穷远 2.高于

四、等势面

【问题情境】

1．类比于地图上的等高线，回答什么是等势面？

2．为什么等势面一定跟电场线垂直？

答案 1.是电场中电势相等的点构成的面.2.在同一等势面上移动电荷时，电势能不变，所以电场力不做功，即电场力方向与等势面垂直，如果不垂直，电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就要做功，所以等势面一定跟电场线垂直．