江苏省南京三中高三物理一轮复习《课时3 电场能的性质》教案

课时3 电场能的性质教案

【学习目标】

1、理解电场力做功特点，掌握电场力做功和电势能的变化的关系。

2、理解电势能、电势的概念及相互关系。

3、理解等势面的概念及等势面和电场线的关系。

4、理解电势差的定义及正负值的定义。

5、会用U AB=φA-φB及U AB=W AB/q进行有关计算。

6、理解匀场电场中电势差跟电场强度的关系U=Ed，会用U=Ed或E=U/d解决有关问题。

【知识梳理】

一、电势能

1．电势能：电荷在电场中具有的能量。

2．电势能具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能的零点。

3．电场力做功是电势能变化的量度：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加；电场力做功的多少和电势能的变化数值相等，这是判断电荷电势能如何变化的最有效方法。

4．电势能大小：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。

二、电势

1．电势：电荷在电场中的某点电势能和它的电荷量的比值。电势用字母φ表示。

①表达式：φ=E p/q 单位：伏特（V），且有1V=1J/C。

②意义：电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。

③相对性：电势是相对的，只有选择零电势的位置才能确定电势的值，通常取无限远或地球的电势为零。

④标量：有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低。

⑤电势高低判断：

a．根据移动检验电荷做功判断：移动正电荷电场力做正功(负功)时，电势降落(升高)；移动负电荷电场力做正功(负功)时，电势升高(降落)．

b．根据电场线判断：沿着电场线方向，电势越来越低，逆着电场线方向电势越来越高．c．根据场源电荷判断：离正电荷越近，电势越高，离场源负电荷越近，电势越低．

三、等势面：电场中电势相等的点构成的面。

1．定义：电场中电势相同的点构成的面叫做等势面．

2．等势面的特点：

①等势面是为了形象描述电场中各点电势高低分布而引入的假想图，不是电场中实际存在的面．

②同一等势面上各点间的电势差为零，电荷在等势面上移动时电场力不做功．

③电场线垂直于等势面，并指向电势降低最快的方向．

④等势面不相交．

⑤电场强度较大的地方，等差的等势面较密．

四、电势差

1．电势差：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量的q 的比值。

U AB = W AB/q

注意：电势差这个物理量与场中的试探电荷无关，它是一个只属于电场的量。电势差是从

能量角度表征电场的一个重要物理量。

电势差也等于电场中两点电势之差

①BA AB A B BA B A AB U U U U -=⎭

⎬⎫-=-=ϕϕϕϕ ②电势差由电场的性质决定，与零电势点选择无关。

2．电场力做功：在电场中AB 两点间移动电荷时，电场力做功等于电量与两点间电势差的乘积。 W AB = q •U AB

注意： ①该式适用于一切电场；②电场力做功与路径无关 ③正负号运算法：按照符号规约把电量q 和移动过程的始、终两点的电势差U AB 的值代入公式W AB =qU AB ．

④绝对值运算法：公式中的q 和U AB 都取绝对值代入计算，功的正负再另判断：当正（或负）电荷从电势较高的点移动到电势较低的点时，是电场力做正功（或电场力做负功）；当正（或负）电荷从电势较低的点移动到电势较高的点时，是电场力做负功（或电场力做正功）．

五、电势差与电场强度关系

1．电场方向是指向电势降低最快的方向。在匀强电场中，电势降低是均匀的。

2．匀强电场中，沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。

U=E •d

在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势。

注意：①两式只适用于匀强电场。②d 是沿场方向上的距离。

3．电场线和等势面

注意电场线、等势面的特点和电场线与等势面间的关系：

①电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。

②电场线互不相交，等势面也互不相交。

③电场线和等势面在相交处互相垂直。

④电场线的方向是电势降低的方向，而且是降低最快的方向。

⑤电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密。

要牢记以下几种常见的电场的电场线和等势面：步步高P104 图2

六、电荷引入电场

1．将电荷引入电场

将电荷引入电场后，它一定受电场力Eq ，且一定具有电势能φq 。

2．在电场中移动电荷电场力做的功

在电场中移动电荷电场力做的功W=qU ，只与始末位置的电势差有关。

⑴无论对正电荷还是负电荷，只要电场力做功，电势能就减小；克服电场力做功，电势能就增大。

⑵正电荷在电势高处电势能大；负电荷在电势高处电势能小。

⑶利用公式W=qU 进行计算时，各量都取绝对值，功的正负由电荷的正负和移动的方向判定。 ⑷每道题都应该画出示意图，抓住电场线这个关键。（电场线能表示电场强度的大小和方向，能表示电势降低的方向。有了这个直观的示意图，可以很方便地判定点电荷在电场中受力、做功、电势能变化等情况。）