高中物理选修3-1第一章第四节 电势能 电势(第一课时)
物理选修3-1人教版1.4电势能和电势 (共38张PPT)
电场力做负功,电势能增大
W电场力 E P初 E P末
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E +
1.什么力做功使物体的动能增加？ 2.什么形式的能转化为试探电荷的动能？
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？
丙
B
甲
A+ ө
qF
乙
M
静电力做功与路径无关,由初末位置来决定. 重力做功特点
电荷在电场中也具有势能，这种势能叫电势能。
电势能符号： Ep
E
v
A+
B
E
v
A+
B
如果重力做功与路径有关，即对应于同样的起点和终点，重 力对同一物体所做的功，随物体运动的路径的不同而不同， 我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗？为什么？
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a和b为电场中的两点,如果把q=-2X10-8C的 负电荷从a点移动到b点,电场力对该电荷做了
4X10-7J的正功,则该电荷的电C势能( )
A.增加了4X10-7J B.增加了2X10-7J C.减少了4X10-7J D.减少了8X10-7J
重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和 物体之间存在的吸引力
有重力就有重力势能Ep= mgh
人教版高中物理选修3-1第一章第4节电势能和电势
（精心整理，诚意制作）1．关于电势的高低，下列说法正确的是( )A．沿电场线方向电势逐渐降低B．电势降低的方向一定是电场线的方向C．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动D．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动解析：电场线方向一定是电势降落的方向，反之不一定成立．故A对，B 错，若正电荷初速度与电场线向方，则先向电势高的方向做减速运动，再向电势低的地方运动，故C错，D对。
答案：AD2．某静电场的电场线分布如图1所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P和E Q，电势分别为φP和φQ，则( )图1A．E P＞E Q，φP＞φQ B．E P＞E Q，φP＜φQC．E P＜E Q，φP＞φQ D．E P＜E Q，φP＜φQ解析：根据沿着电场线的方向电势是降落的，可以判断出φP＞φQ；根据电场线的疏密表示电场的强弱，可以判断出E P＞E Q，故选A。
答案：A3.如图2所示，实线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的两条等势线，由图可以得出的正确结论是( )A．M点的电势一定高于N点的电势图2B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有的电势能与零电势的选取无关解析：沿着电场线电势逐渐降低，所以A正确；根据电场线与等势面垂直，可以作出如图所示电场线，可得E M＞E N，则B正确；M、N两点的电势能之差与零电势的选取无关，C正确；而E p＝qφ，所以电势能的大小与零电势的选取有关。
答案：ABC4．某电场中有M、N两点，它们的电势分别为φM＝－10 V、φN＝－2V，则下列说法中错误的是( )A．M点电势低B．无论电荷是正还是负，同一电荷在M点的电势能总比在N点电势能小C．将1 C的正电荷从M点移到N点，静电力做8 J功D．将1 C的负电荷从M点移到N点，静电力做8 J功解析：电势是标量，正负代表大小，故M点电势低；正电荷在N点时，电势能较高，负电荷在M点时，电势能较高；将1 C的正电荷从M点移至N 点，克服静电力做功8 J，将1 C的负电荷从M点移至N点，静电力做功8 J。
2024-2025学年高中物理第1章4电势能电势与电势差教案教科版选修3-1
电势能UE = qφ = (2×10^-6 C) × (6×10^3 V) = 1.2×10^-3 J
例题3：
问题：两个点电荷分别为q1=3×10^-6 C和q2=-5×10^-6 C，它们相距r=4m，求它们之间的电势差。
3.通过实验观察和数据分析，深入理解电势能、电势与电势差之间的关系，培养学生的科学思维和科学探究能力。
4.在小组讨论和实验过程中，提高学生的团队协作和沟通能力，学会与他人合作解决问题。
5.培养学生的创新意识，能够提出关于电势能、电势与电势差的新想法和创新性的解决方案。
6.增强学生对物理学的学习兴趣，激发学生对电势能、电势与电势差进一步学习和探索的欲望。
学习者分析
1.学生已经掌握了哪些相关知识：
在开始本节课之前，学生应该已经掌握了以下知识点：
-基本电荷概念
-库仑定律
-电场强度
-电场线
此外，学生应该具备一定的数学基础，包括代数和几何知识，能够进行简单的数学推导和计算。
2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：
兴趣：学生对于探究自然现象和解决实际问题通常具有较强的兴趣。通过引入与生活相关的实例，可以激发学生对电势能、电势与电势差的学习兴趣。
答案：
电势能UE可以用公式UE = kq1q2/r计算。
UE = kq1q2/r = (9×10^9 N·m^2/C^2) × (4×10^-6 C) × (-2×10^-6 C) / (6m)
UE = (9×10^9 N·m^2/C^2) × (-8×10^-12 C^2) / (6m)
人教版选修3-1 第一章 第4节 电势能和电势 (共15张PPT)
EP q EP ＜0
EP q EP ＞0
电荷在该点的电势低于零电势 电荷在该点的电势高于零电势
③电势与电荷无关，电势能与电荷有关
④电场线指向电势降落的方向
四、例题
【例】有一电荷量q=-3×10-6c的点电荷，从电
场中的A点移动到B点，克服静电力做功为 6×10-4 J. 问：若B点电势为零，则A点的电 势能和电势为多少？
4. 性质：相对性、系统性等
在牛胆中掺杂是否可以促进结石的形成
试验 成功！
比法的神奇，下面我们将 用类比法对静电场作进一步研究
静电场
重力场 相似性
一、静电力做功的特点
A m
1 B 2
h
WG= mgh 重力做功与 路径无关
B 猜想：静电力做功是 否也与路径无关？ 静电力做功与路径 无关，由初末位置来决 定.对于非匀强电场也 是适用的。
4.对电势能概念的理解
①零电势能： 一般取电荷在无穷远处或大地上 EP= 0 ② 电荷在某点的电势能等于把它从该点移到零电势能位置 时，静电力做的功 ③电势能具有相对性
EP ＞0 EP ＜0 ④电势能是标量
电荷在该点的电势能高于零电势能 电荷在该点的电势能低于零电势能
⑤电势能具有系统性 ⑥在电场中同样两点间移动电荷，正负电荷电势能的变 化情况相反
4
电势能和电势
类比分析法：将性质和特点在某些方面相 同或相近的不同物体加以比较，从而引发 猜想，并对对猜想做出验证的方法。
甲具有属性 a、b 、 c 乙具有属性 A、B 乙可能具有C属性
比较
猜想
求证
珍珠
牛黄
比较 猜想 求证
均来自生物体，均为体内分泌物凝结而成 在河蚌中掺入异物，促进分泌，多产珍珠
【最新】高中物理选修3-1课件(人教版)：1.4电势能和电势(共87张PPT).ppt
1.静电力做功的特点:静电力做的功只与电荷的①起始位置和 ②终点位置有关,与电荷经过的路径无关。
2.电势能
(1)电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这一点
移到③电势能为零(电势为零)处静电力所做的功。电荷 q 在电势为 φ的位置具有的电势能为④Ep=q·φ。
(2)电势能有正负,电势能是⑤标量(选填“矢量”或“标量”), 电势能为负表示该点电势能比零电势能点⑥ 低(选填“高”或“低”)。 电荷在 A 点和 B 点的电势能分别为 EpA 和 EpB,将电荷从 A 点移动到 B 点静电力做功为 WAB=⑦EpA-EpB。
①起始 ②终点 ③电势能为零(电势为零)处 ④q·φ ⑤标量 ⑥低 ⑦EpA-EpB ⑧电荷量 q ⑨伏特 ⑩无关
降低 无限远 标 电势相同 不做功 电势高 电 势低 相等
1.在匀强电场中静电力做功与路径无关,在非匀强电场中与路
径有关吗? 解答:任何电场中静电力做功与路径都无关。
2.能举出一种做功与路径有关的力吗?看看是否存在与这种力
【答案】AD
4.(多选)图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场 力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过 M 点,再 经过 N 点,可以判定( )。
A.M 点的电势大于 N 点的电势 B.M 点的电势小于 N 点的电势 C.粒子在 M 点受到的电场力大于在 N 点受到的电场力 D.粒子在 M 点受到的电场力小于在 N 点受到的电场力
(5)电势只有大小,没有方向,是 标 量。
4.等势面
(1)定义:电场中 电势相同的各点构成的面叫作等势面。在同 一等势面上移动电荷时静电力 不做功(选填“做功”或“不做功”)。
(2)电场线跟等势面垂直,并且由 电势高的等势面指向 电势 低的等势面。
人教版高中物理选修3-1第一章第4节.docx
高中物理学习材料唐玲收集整理第4节 电势能和电势1．静电力做功与电势能变化的关系静电力做正功，电荷的电势能一定减少，静电力做负功时，电荷的电势能一定增加，静电力做的功是电荷电势能变化的量度，若电荷在电场中从A 点移动到B 点，则W AB ＝E PA －E PB .2．电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时电场力做的功，若规定电荷在B 点的电势能为零，E PB ＝0则E PA ＝W AB .3．电势反映了电场的能的性质．电势与电势能的关系是：φ＝E P q.电势的大小仅由电场本身决定，与电荷q 的大小、电性无关．电势是标量，但有正负之分，电势降落最快的方向就是电场线的方向．4．电场中电势相等的各点构成的面叫等势面，等势面的性质有：(1)在等势面上移动电荷，电场力不做功，说明电场力方向与电荷移动方向垂直，即等势面必定与电场线垂直．(2)沿着电场线的方向，电势降低，显然，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．5．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答案 BC解析 电场力做的功和电荷的运动路径无关，所以选项A 错误；电场力做功只和电荷的初末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，B 正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，C 正确；电荷在电场中运动，虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能间的转化满足能量守恒定律，D 错．6．外力克服电场力对电荷做功时( )A ．电荷的动能一定增大B ．电荷的动能一定减小C ．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D．电荷一定从电势能小处移到电势能大处答案 D7．如图1所示，Q是带正电的点电荷，P1、P2为其电场中的两点．若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则( )图1A．E1>E2，φ1>φ2 B．E1>E2，φ1<φ2C．E1<E2，φ1>φ2 D．E1<E2，φ1<φ2答案 A8．图2中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定( )图2A．M点的电势大于N点的电势B．M点的电势小于N点的电势C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力答案AD解析本题考查考生对电场线的掌握情况．由于沿电场线方向电势逐渐降低，故φM>φN，A项正确，B项错误；由电场线疏密程度表示场强大小知，E M<E N，电场力F＝qE，所以粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，C项错误，D项正确．【概念规律练】知识点一电场力做功的特点图31．如图3所示，在电场强度为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点．若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________．答案qELcos θqELcos θqELcos θ电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关解析路径AB、ACB、曲线ADB在电场线方向上的投影都是BC＝Lcos θ.因此沿这三条路径电荷由A运动到B，电场力做的功都是qELcos θ.因此电场力做功的特点是：与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．点评电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．知识点二电场力做功与电势能变化的关系2．如图4所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．由图可知( )图4A ．粒子从K 到L 的过程中，电场力做负功B ．粒子从L 到M 的过程中，电场力做负功C ．粒子从K 到L 的过程中，电势能增加D ．粒子从L 到M 的过程中，动能减少答案 AC解析 因为运动的粒子带正电，从其轨迹弯曲情况可判定受到的是库仑斥力，所以场源电荷必定为正电荷，即电势高低关系为φa >φb >φc .因此φK ＝φN <φM <φL .所以由K 到L 过程中电场力做负功．电势能增加，A 、C 正确．由L 到M 过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，B 、D 错误．点评 (1)电场力做功与路径无关，所以当电场中两点的位置确定后，在两点间移动电荷时电场力做功是确定的值，也就是说电荷的电势能变化量是确定的．(2)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，其他力做功不会引起电势能的变化．(3)电场力对电荷做正功，电势能一定减少；电场力对电荷做负功，电势能一定增加．电场力做了多少正功，电势能就减少多少；电场力做了多少负功，电势能就增加多少．3．如图5所示，两个等量的正电荷分别置于P 、Q 两位置，在P 、Q 连线的垂直平分线上有M 、N 两点，另有一试探电荷q ，则( )图5A ．若q 是正电荷，q 在N 点的电势能比在M 点的电势能大B ．若q 是负电荷，q 在M 点的电势能比在N 点的电势能大C ．无论q 是正电荷，还是负电荷，q 在M 、N 两点的电势能一样大D ．无论q 是正电荷还是负电荷，q 在M 点的电势能都比在N 点的电势能小答案 AB解析 由两个等量的正点电荷周围的电场线的分布情况可知，两点电荷连线的中垂线上的电场方向是：由连线的中点沿中垂线指向无穷远处．正电荷从N 点移到M 点，电场力做正功，电势能减小；负电荷从N 点移到M 点，电场力做负功，电势能增大．选项A 、B 正确．知识点三 电势4．关于电势，下列说法正确的是( )A ．电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功B ．电场中某点的电势与零电势点的选取有关C ．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低D ．电势是描述电场能的性质的物理量答案 ABD解析 由电势的定义可知A 正确．由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B 正确．虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，因此C 错误．电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D 正确．点评 (1)电势是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关，电势的大小为φ＝E p q. (2)电势是相对的，电势零点的选取是任意的，但以方便为原则．如果没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零．(3)电势是标量，只有大小，没有方向，在规定了零电势点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值，正值表示该点电势比零电势点电势高，负值表示该点电势比零电势点电势低，所以，同一电场中，正电势一定高于负电势．5．如果把q ＝1.0×10－8 C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点，需要克服静电力做功W＝1.2×10－4 J ，那么，(1)q 在A 点的电势能和A 点的电势各是什么？(2)q 未移入电场前A 点的电势是多少？答案 (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V解析 (1)静电力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，即φ∞＝0，E p ∞＝0.由W ∞A ＝E p ∞－E pA 得E pA ＝E p ∞－W ∞A ＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J再由φA ＝E PA q得φA ＝1.2×104 V (2)A 点的电势是由电场本身决定的，跟A 点是否有电荷存在无关，所以q 移入电场前，A 点的电势仍为1.2×104 V.知识点四 等势面6．如图6所示，实线表示一簇关于x 轴对称的等势面，在轴上有A 、B 两点，则( )图6A ．A 点场强小于B 点场强B ．A 点场强方向指向x 轴负方向C ．A 点场强大于B 点场强D ．A 点电势高于B 点电势答案 AD解析 由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线分布，如右图所示，则可知A 、B 两点处的场强方向应与x 轴同向，由电场线的疏密可知，A 点处的场强E A 小于B 点处的场强E B ，故正确选项为A 、D.7．如图7所示，虚线a 、b 、c 为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷．现从c 外面一点P 以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM 、PN 运动到M 、N ，M 、N 两点都位于圆周c 上，以下判断正确的是( )图7A ．两粒子带同种电荷B ．两粒子带异种电荷C．到达M、N时两粒子速率仍相等D．到达M、N时两粒子速率不相等答案BD解析由两个粒子轨迹的弯曲情况可看出，到达M的粒子受的是库仑斥力，到达N的粒子受的是库仑引力，所以两个粒子电性一定不同，A错误，B正确；因为P和M、N不在同一个等势面上，所以由P到M和由P到N时电场力都要做功，但因P到M的过程中是在斥力作用下靠近，电场力做负功，所以动能减少，故v M<v P；由P到N的过程中是在引力作用下靠近，电场力做正功，所以动能增加，故v N>v P，因此到达M、N两点时速率v M<v N，C错误，D 正确．【方法技巧练】电场中电势高低的判断方法8．在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3J，则M、N、P三点电势高低关系是怎样的？答案φN>φM>φPN静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N 点在M点左侧．由N→N静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N点在M点左侧．由N→P静电力做负功，即沿着电场线方向移动，又因1.0×10－3 J>6.0×10－4 J，所以肯定移过了M点，所以P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是φN>φM>φP.方法总结电场中两点电势高低的比较方法：(1)根据电场力做功判断①在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势是降低的，如果电场力做负功，则电势升高．②在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高，如果电场力做负功，则电势降低．(2)根据电场线确定电场线的方向就是电势降低最快的方向．(3)根据电荷电势能的变化判断①如果在两点间移动正电荷时：电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低．②如果在两点间移动负电荷时：电势能增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高．1．下列关于电势高低的判断，正确的是( )A．负电荷从A点移到B点时，电场力做负功，A点的电势一定较高B．负电荷从A点移到B点时，电势能增加，A点的电势一定较低C．正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点的电势一定较低D．正电荷只在电场力作用下，从A点移到B点，A点的电势一定较高答案AC2．若带正电荷的运动小球只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内( )A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动答案 D解析由于不知小球的初速度情况，故不能确定小球运动方向．图83．如图8所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是( )A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加答案 C解析粒子带负电，所受电场力沿电场反方向，在接近M点的过程中电场力做负功，离开M点的过程中电场力做正功，所以在M点粒子的速率应该最小，A、B错误，粒子在匀强电场中运动，所受电场力不变，加速度不变，C正确，因为动能先减小后增加，所以电势能先增加后减小，D错误．4．某电场的部分电场线如图9所示，A、B是一带电粒子仅在电场力作用下运动轨迹(图中虚线)上的两点，下列说法中正确的是( )图9A．粒子一定是从B点向A点运动B．粒子在A点的加速度小于它在B点的加速度C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D．电场中A点的电势高于B点的电势答案 C5．如图10所示，虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个等势面，设两相邻等势面的间距相等，一电子射入电场后的运动轨迹如图中实线所示，其中1、2、3、4是运动轨迹与等势面的一些交点．由此可以判定( )图10A．电子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等B．O处的点电荷一定带正电C．a、b、c三个等势面的电势关系是φa >φb>φcD．电子运动时的电势能先增大后减小答案AD解析电子在运动过程中只有电场力做功，只有电势能和动能的转化，因而电势能与动能的总和不变，A正确．从运动轨迹的弯曲情况可知电子受排斥力作用，所以可判断O点处的电荷为负电荷，根据负点电荷的电场分布可知D正确，C错误．6．下列4个图中，a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是( )答案 D解析匀强电场的等势面是一系列的平行平面，A中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相等；B中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强矢量大小相等、方向不同；C中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强矢量的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强矢量的方向不同；在D中，a、b两点的电势相等，场强矢量的方向是沿连线的，而且方向相同，故本题选D.7．如图11所示，实直线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的三条等势线，由图可以得出的正确结论是( )图11A．M点的电势一定高于N点的电势B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有电势能与零电势的选取无关答案ABC8．如图12所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和－Q，x轴上的P点位于－Q的右侧．下列判断正确的是( )图12A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同C．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能增大D．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能减小答案AC解析在＋Q、－Q连线上及延长线上三个区间内场强方向如图所示，由对称关系可知，在Q左侧与P(－Q)间等距的P′点应与P点场强相同，故选项A正确．在（-Q）、+Q之间各处场强均大于（-Q）、P之间各处场强，故试探电荷+Q从P移至O 点过程中，P→(－Q)做正功W1，由(－Q)→O电场力做负功W2，由上面分析知，|W2|>W1，故电势能增大．C正确．9．在光滑的绝缘平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图13所示．若将一个带负电的粒子置于 b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动．粒子从 b点运动到d点的过程中( )图13 A ．先做匀加速运动，后做匀减速运动B ．先从高电势到低电势，后从低电势到高电势C ．电势能与机械能之和先增大，后减小D ．电势能先减小，后增大答案 D解析 这是等量同种电荷形成的电场，根据这种电场的电场线分布情况，可知在直线bd 上正中央一点的电势最高，所以B 错误．等量同种电荷形成的电场是非匀强的，所以A 错误．负电荷由b 到d 运动的过程中先加速后减速，动能先增大后减小，则电势能先减小后增大，而由能量守恒定律可知电势能与机械能之和保持不变，所以C 错误，D 正确．10．有一带负电的点电荷，从电场中的A 点移到B 点时，克服电场力做功6×10－4 J ．从B 点移到C 点，电场力做功9×10－4 J ，问：(1)若以A 为零势能点，B 、C 两点的电势能各为多少？A 、C 间的电势能之差为多少？(2)若以B 为零势能点，A 、C 两点的电势能各为多少？A 、C 间的电势能之差为多少？ 答案 见解析解析 电场力做功和电势能变化的关系，既适用于正电荷，又适用于负电荷．(1)电荷从A 点移到B 点，克服电场力做功6×10－4 J ，电势能增加6×10－4 J ．故B 点电势能为6×10－4 J.从B 点移到C 点，电场力做功9×10－4 J ，电势能减少9×10－4 J ，故C 点电势能为－3×10－4 J.由于A 为零势能点，故A 、C 间的电势能之差为3×10－4 J.(2)由(1)知，以B 点为零势能点，电荷从A 点移到B 点，电势能增加6×10－4 J 后电势能成为零，故A 点电势能为－6×10－4 J.从B 点移到C 点，电势能减少9×10－4 J ，故C 点电势能为－9×10－4 J ．A 、C 间的电势能之差为3×10－4 J.11．图14为电场的电场线，现将一电荷量q ＝－3.0×10－9 C 的负电荷从A 点移到B 点、从B 点移到C 点，从C 点移到D 点电场力做功分别为：W AB ＝3.0×10－8 J 、W BC ＝1.5×10－8 J 、W CD ＝9.0×10－9 J ．若取C 点电势为零，试求A 、B 、D 三点电势．图14答案 －15 V －5 V 3 V解析 根据电势的概念求解：电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势能点时，电场力所做的功．由于本题中移动的是负电荷，故不难理解：A 、B 、D 三点的电势应等于单位负电荷由该点移到零势能点(C 点)时，电场力所做的功的负值，即φA ＝－W AC |q|＝－W AB ＋W BC |q|＝－3.0×10－8＋1.5×10－83.0×10－9 V ＝－15 V φB ＝－W BC |q|＝－1.5×10－83.0×10－9 V ＝－5 V φD ＝－W DC |q|＝W CD |q|＝9.0×10－93.0×10－9 V ＝3 V.。
高中物理选修3-1课件 第一章 第4节 电势能和电势
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4．特点 (1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位 置有关，一般情况下取 无穷远 或地球为零电势位置。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有 正负 。 5．与电场线关系：沿电场线方向电势 逐渐降低 。
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四、等势面 1．定义 电场中电势大小 相同 的各点构成的面叫做等势面。 2．等势面与电场线的关系 (1)电场线跟等势面 垂直 。 (2)电场线由 电势高 的等势面指向 电势低 的等势面。
强方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的
轴线转过180°，则在此转动过程中电场力做的功为( )
A．0
B．qEl
C．2qEl
D．πqEl
解析：电场力对两小球均做正功，大小与路径无关，对每个
小球做的功为qEl，共为2qEl，故C正确。
答案：C
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3．如图，光滑绝缘水平面上相距3L的A、B两点分别固定正点电 荷Q1与Q2，与B点相距L的C点为连线上电势最低处。若可视为 质点的滑块在BC中点D处，以初速度v0水平向右运动，且始终 在A、B之间运动。已知滑块的质量为m、带电量为＋q，则 ()
(6)电势能是相对的，规定不同的零势能点，电荷在电场中某点
的电势能不同。
(√ )
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(1)一电荷在某电场中运动了一周又回到出发点，电场力对该
电荷做功吗？ 提示：不做功。由功的定义式可知，电荷运动一周位
移为0，故电场力一定不做功。 (2)电势能与重力势能类似，也有正负，其正负有何意义？
人教版高中物理选修3-1课件1-4电势能和电势65张
解析：根据电场线的疏密表示场强的大小可知：Ea>Eb； 根据顺着电场线电势越来越低的规律可知：φa<φb，C 正确。
带电物体在电场中的功能转化关系
如图所示，一质量为 m 的塑料球形容器放在桌面上， 它的内部有一劲度系数为 k 的轻弹簧，弹簧直立地固定于容 器内壁的底部，弹簧上端经绝缘体系住一只带正电 q、质量 也为 m 的小球。从加一个竖直向上的场强为 E 的匀强电场起， 到容器对桌面压力减为零时为止，求：
(2)已知电场线时，低。
名师误区点拨
误区 1：在电场强度越大的地方，同一个点电荷具有的电势 能也越大。
点拨：电场强度的大小与点电荷的电势能大小并无必然的联 系。电场强度小的地方，所放点电荷的电势能可能大。例如在正 点电荷＋Q 形成的电场中，距离＋Q 越远电场强度越小，同一正 电荷＋q 具有的电势能也越小，但同一负电荷－q 具有的电势能 却越大。因为将＋q 向远离＋Q 的方向移动时，电场力对＋q 做 正功，＋q 的电势能要减小；而将－q 向远离＋Q 的方向移动时， 电场力对－q 做负功，－q 的电势能要增大。
电势
1.定义：电荷在电场中某一点的 电势能与它的 电荷量的 比值，叫做这一点的电势。
2．公式： φ＝EqP 。 3． 在 国 际 单 位 制中， 电 势 的 单 位是 伏特 ， 符号 为V 。
4．电势是描述 电场能的性质的物理量，它在数值上等 于单位正电荷由该点移动到 参考点 (零势点)时电场力所做 的功。电势是一个标量，由电场本身性质决定，与参考点选 取有关，与放入的试探电荷 无关 。
五、等势面与电场线的区别与联系
电场线
等势面
形象描述电场强度的 形象描述电场中各点电
物理意义
强弱
势的高低
高二物理人教版选修31课件第一章第4节电势能和电势
(2)电场线判断法 正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐 渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐 增大。 负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐 渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐 减小。 (3)电势判断法 由公式 Ep＝qφ，正电荷在电势高的地方电势 能大，负电荷在电势高的地方电势能小。
静电力做负功，则电势能增加了 1.8×10－5 J。 (2)如果规定 A 点的电势为零，则 EpA＝0 由 WAB＝EpA－EpB 得 EpB＝EpA－WAB＝0－(－3×10－5)J＝3×10－5 J
同理 EpC＝EpA－WAC ＝0－(－1.8×10－5)J＝1.8×10－5 J。 (3)如果规定 B 点的电势为零，则 EpB＝0，电荷从电场 中 A 点移到 B 点，克服静电力做了 3×10－5 J 的功，若电荷 从电场中的 B 点移到 A 点，则静电力要做 3×10－5 J 的功， 即 WBA＝3×10－5 J 所以 WBA＝EpB－EpA EpA＝EpB－WBA＝0－3×10－5 J＝－3×10－5 J 同理 EpC＝EpB－WBC＝0－1.2×10－5 J＝－1.2×10－5 J。 [答案] 见解析
三、电势┄┄┄┄┄┄┄┄③
1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与
它的电荷量的 比值 。
Ep
2．定义式：φ＝ q 。
3．单位：在国际单位制中，电势的单位为
伏特，符号： V 。 4．矢标性：电势是 标量 ，但有正值和负值
之分。
5．相对性 (1)电势是相对的，只有先确定了电场中某点的电 势为零以后，才能确定电场中其他各点的电势，即电 场中某点的电势跟 零电势 位置的选择有关。 (2)电势正值与负值的意义：在规定了零电势后， 电场中各点电势可以是正值，也可以是负值。正值表 示该点电势 高 于零电势；负值表示该点电势 低 于零 电势。 6．与电场线的关系：沿着电场线方向电势逐 渐 降低 。
人教版高中物理选修3-1第4节电势能和电势
（精心整理，诚意制作）第4节电势能和电势1.静电力做功与路径无关，只与电荷的初、末位置有关；静电力做的功等于电势能的减少量。
2．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。
3．沿电场线方向，电势逐渐降低。
4．电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
静电力做功的特点、电势能[自学教材]1．静电力做功的特点(1)在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的运动路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关。
这跟重力做功的特点类似。
静电力的功是标量，但有正功、负功之分。
(2)上述结论虽然是以匀强电场为例推导得出的，但适用于任何电场。
变化大小的量度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](1)电势能的变化是通过静电力做功实现的，重力势能的变化是通过重力做功实现的。
(2)在同一电场中，同样从A点到B点，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是相反的。
(3)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，而电场对其中的电荷既可产生引力，也可产生斥力，所以计算静电力的功时要注意电荷的电性、移动的方向、电场强度的方向等，以便确定功的正负和电势能的变化情况。
2．电势能大小的判断方法用电场力做功的方法来判断：把电荷从A点移到B点，(1)若电场力做正功，则该电荷的电势能减少，即E p A>E p B，电场力做多少正功，电势能就减少多少。
( 2)若电场力做负功(也可以说是克服电场力做功)，则该电荷的电势能增加，即E p A<E p B，电场力做多少负功，电势能就增加多少。
1．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就越大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就越大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就越大解析：无穷远处的电势能为零，电荷从电场中某处移到无穷远处时，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，故C正确，D错误。
人教版高中物理选修3-1课件：1.4电势能和电势
离导体表面越近， 等势面的形状与导体 表面越类似。
1.处于静电平衡状态的导体上各点的电势处 处相等，整个导体是一个等势体。
因为处于静电平衡状态的导体内部场强 处处为零，在导体的任意两点间移动电 荷电场力都不做功，表明导体内各点 （包括表面）的电势都相等，所以整个 导体是等势体，导体表面是等势面．
我们知道，电场中每个点的电势 一般是不相同的，但仍然有许多点的 电势是相同的。例如点电荷形成的电 场中，离场源距离相等的各点电势都 是相同的（ φA=φB ），若把这些点 连起来，则构成一个曲面，我们把这 个面叫做“等势面”。
·B ·A ·Q
·C
在地图上我们常用等高线来表示地形的高低，与此类 似，电场中常用“等势面”来表示电势的高低。
E B F M
W=F cosθ·|AB|=q E ·|AM|
A
沿 折 线AMB
B
өq
A
B q
F M
E F
甲
A
M W1=qE ·|AM|
M
B
W2=0
所以：全过程做功 W=W1+W2=q E·|AM|
沿曲线ANB呢?
E B N F A 乙
用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANB
E
M
乙
W = q E·|AM|
No 电场力做功为多少?电势能如何变化?
E
Image W=E q L= 103 J
A
q
B
F
Ep W 103 J
即电势能减少 103 J
要想确定电荷q在B 点的电势能,该怎么办?
( 提示:类似于重力势能的确定 )
类似重力势能,第一要确定零电势能处.
设A点的电势能 EPA 0
人教版高二物理选修3-1第一章静电场第4节电势能和电势课件
C.将一正点电荷q从A点沿直线移到C点，电场力 先做正功再做负功
D.B、A两点和B、C两点间的电势差满足UBA=UBC
（4）逆着电场线的方向移动负电荷电场力做 正功，电势能减少。
电势
1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它 的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
2．电势定义式：如果用φ表示电势，用Ep表示 电荷q的电势能，则：φ=Ep/q 3．在国际单位制中，电势的单位是伏特，符 号为V。意义：如果电荷量为1C的电荷在该点 的电势能是 1J，这一点的电势就是1V，即
D．将负点电荷q沿AB方向移动电场力做负功
9.如图所示，a、b两点处分别固定有电荷量为 +4Q和-Q的点电荷，o是ab连线的中点，e、f是 ab连线中垂线上的两点，c、d是ab连线上的点， 已知ab＝4L，oc＝cb＝bd＝L，oe＜of，则下列 说法正确的是（ AD ）
A.c、d两点场强方向相反
A．φA＞φB B．φA＜φB C．EA＞EB D．EA＝EB
7.某静电场中x轴上各点电势分布图如图所示。 一带电粒子在坐标原点O处由静止释放，仅在 电场力作用下沿x轴正方向运动。下列说法正 确的是（ A ）
A．粒子一定带负电
B．粒子在x1处受到 的电场力最大
C．粒子从原点运动到x1过程中，电势能增大 D．粒子能够运动到x2处
3.如图所示的静电场中，实线表示电场线， 虚线表示等势面。则（A ）
A．b、c两点的电势相等 B．a、b两点的电势相等 C．b、c两点的场强相等 D．a、b两点的场强相等
4.如图所示，在A、D两点分别固定+Q和+3Q的 点电荷，B、C在AD的连线上，且AB=BC=CD。 一质子从B点由静止释放，不计重力，在其向 右运动的过程中（ B ） A．加速度一直在减小 B．动能先增加后减小 C．电场力一直做正功 D．电势能先增加后减小
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(第一课时)
F 形变
重力场 G
电场
++ + A+ ++
+ +B
++
磁场
重力场 电场 磁场
复合场问题
1.4 电势能和电势
(第一课时)
结论：电场力做功与路径无关,由始末位置来决定.
思考:已知电场强度为E，现把正电荷+q沿不同路径从A点
移到B，求电场力做的功分别是多少？
丙 甲
电场力做正功，电势能__减__小___；电场力做负功，电势能__增__加___.
WAB = EPA- EPB ＝-△EP
3、大小：EpA WA0
E pA WA
电荷在电场中某点的电势能，等于把它从这点 移动到零势能位置的过程中静电力所做的功.
思考:已知电场强度为E，现把正电荷+q沿不同路径从A点
移到B，求电场力做的功分别是多少？
丙
B
甲
E
A+ θ F
乙M
l
沿甲路径电场力做功:W甲=
F
l
cosθ=
AB
Eql
沿乙路径电场力做功:W乙= Eql
结论：电场力做功与路径无关,由始末位置来决定.
１、定义：电荷在电场中具有的势能. ２、电场力做功与电势能变化的关系：
B E
A+ θ F
乙M
lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
沿甲路径电场力做功:W甲=
Fl
cosθ=
AB
Eql
沿乙路径电场力做功:W乙= Eql
一.重力做功
特点：只跟物体的始末位置有关， 与物体的运动路径无关。
A
θ
L h
A
θ
L
h
B
C
A
h1
h2
C
A
B C
A B
D C
Δh1 Δh2 Δh3
C
WG = mgh
这一结论适用于一切电场
结论：电场力做功与路径无关,由始末位置来决定.