高中物理1.4电势能和电势导学案新人教版选修Word版

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。

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。 二、电势（相当于高度）

零电势位置的规定：大地或无穷远默认为零，电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。

电势与电场线的关系：沿着电场线的方向电势降低的最快。（电场线指向电势降低的方向）

正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负。 三、等势面的特点

1、 在等势面上移动电荷，电场力不做功

2、 电场线（或E ）⊥等势面

3、 电场线由高的等势面指向低的等势面

4、 等势面不相交 ，可以闭合

5、 静电平衡的导体是等势体，表面是等势面

6、 等差等势面――相邻的等势面的电势差相等 （1） 差等势面越密的地方，电场越强，场强越大 （2） 相邻的等差等势面移动同一个电荷电场力做功相等

7、沿电场方向电势降低最快（场强方向是电势降落最快的地方） 比较： 特征或性质

重力场

静电场

1 对场中的电荷有力的作用 对场中的物体有力的作用

2 用比值“F/q”表示场的强弱

用比值“F/m”表示场的强弱 3 重力做功与路径无关 静电力做功与路径无关 4

重物在重力场中有重力势能

电荷在电场中有电势能

20 10

5 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 pA－E pB＝－

ΔE p

静电力做的正功等于减少的电势能，

克服静电力做的功等于增加的电势

能，用公式表示是W AB＝E pA－E pB＝－

ΔE p

6 重力势能具有相对性电势能具有相对性

7 质点在某点的重力势能等于把它从该

点移动到零势能处的过程中重力做的

功

电荷在某点的电势能等于把它从该

点移动到零势能处的过程中静电力做

的功

8 重力势能属于物体与重力场组成的系

统

电势能属于电荷与静电场组成的系统

电势与高度

性质特点高度电势

1 h＝E p/G φ＝E p/q 单位：伏特(V) 1 V＝1 J/C

2 与放入场中的物体无关与试探电荷无关

3 需选定零参考面需选定零参考面，通常取大地为零势面

4 标量，但有正负标量，但有正负

电势与电场强度

性质与特点电场强度电势

1 反映电场的力的性质反映电场的能的性质

2 E＝F/q 大小与q无关φ＝E p/q 大小与q无关

3 矢量，有方向标量，无方向

4 电场线越密，电场强度越大沿电场线，电势逐渐降低

【当堂检测】

1．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

2．关于电势与电势能的说法，正确的是( )

A．电荷在电势越高的地方，电势能也越大

B．电荷在电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大

C．在正点电荷电场中的任一处，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能

D．在负点电荷电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能

3．将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功为6.0×10－9J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功为7.0×10－9J，则M、N两点的电势φM、φN有如下关系( )

A．φM＜φN＜0 B．φN＞φM＞0

C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞0

【课后巩固】

1.如图所示，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，关于它所具有的电势能的正

确说法是 ( )

A．放上+q时，它们的电势能E A＞E B＞E C

B．放上+q时，它们的电势能E A＜E B＜E C

C．放上－q时，它们的电势能E A＞E B＞E C

D．放上－q时，它们的电势能E A＜E B＜E C

2.如图四所示，为电场中一条电场线，一个点电荷由静止开始，在电场力作用下，从A点移到B点，下面论述正确的是（）

A.A处场强大于B处场强；

B.点电荷在A处电势能大于在B处电势能；

C.点电荷带负电；