高中物理选修3-1学案2：1.4 电势能和电势
高中物理选修3-1教案2：1.4 电势能和电势教学设计
4电势能和电势（一）知识与技能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，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
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，等势面的意义及与电场线的关系。
（二）过程与方法：通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。
（三）情感态度与价值观：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的实际问题，增强科学探究的价值观。
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。
教学活动教学过程：（一）复习前面相关知识1．静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。
2．复习功和能量的关系。
从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能？引入新课。
（二）进行新课一．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结果都一样即：W=qEL A=qEL AB cos结论：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。
与重力做功类比，引出：二．电势能（1） 电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。
（2） 静电力做功等于电势能的变化量（静电力做功改变电势能）。
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。
无论电荷的正负：正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少( 3 )注意：①．电势能零点的规定：大地或无穷远默认为零②在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。
选修3-1 1.4电势能与电势
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。
EP 2、定义式： q
电势能
EP q EP mgh
电势
h
重力势能
高度
如何比较电势的高低？
电荷由A点运动的B点 A
E
B
正电荷
电场力 做功 电势能 变化
负电荷 负功 增加 减少
正功 减少 减少
电势 变化
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 Ep由物体和地面间的相对 位置决定 重力做功，重力势能改变 电场中，电场力：电荷之 间的作用力 有电场力就有相应的能， 叫电势能EP EP由电荷间的相对位置决定
电场力作功，电势能改变
电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加
电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小 电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大
电场力做的功等于电势能的减少量
WAB EPA EPB
如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,点电荷q=+1c从A
移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如
何变化?
A B
E
WAB 10 J
3
q
+
F
电势能减少
做功的过程是一个能量转 化的过程。 重力做功的过程是重力 势能转化为动能的过程. 那么电场力做功的过程 是什么能转化为什么能 呢？
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 E v
B A
A
+
v
+
B
正电荷从A点移到B 点时,静电力做正功,电荷 的电势能减少.
高中物理选修3-1导学案第一章 4 电势能和电势
4 电势能和电势[学习目标] 1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化的关系.2.理解电势能、电势的概念，能根据电场线判断电势高低.3.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点．一、静电力做功的特点1．静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W ＝qEl cos θ.其中θ为静电力与位移之间的夹角． 2．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关． 二、电势能1．电势能：电荷在电场中具有的势能，用E p 表示．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减少量． 表达式：W AB ＝E p A －E p B .⎩⎪⎨⎪⎧静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加. 3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功． 4．电势能具有相对性电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面上的电势能规定为零． 三、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． 2．公式：φ＝E p q.3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V ，1 V ＝1 J/C.4．电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低．5．电势的标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低．6．电势的相对性：零电势点的规定原则，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0，只有规定了电势零点才能确定某点的电势大小．四、等势面1．定义：电场中电势相同的各点构成的面．2．等势面的特点(1)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)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直．(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同．(×)(2)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．(√)(3)电场力做正功，电荷的电势能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加．(√)(4)正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少．(×)(5)电荷在电势高处具有的电势能大．(×)(6)沿电场线方向电势降低，与试探电荷的电性无关．(√)2.如图1所示，把电荷量为－5×10－9 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能______(选填“增大”或“减小”)．若A点电势为φA＝15 V，B点电势为φB＝10 V，则电荷在A点和B 点具有的电势能分别为E p A＝__________ J，E p B＝__________ J，此过程电场力所做的功W AB ＝__________ J.图1答案增大－7.5×10－8－5×10－8－2.5×10－8解析电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增大．E p A＝qφA＝－5×10－9×15 J＝－7.5×10－8 JE p B＝qφB＝－5×10－9×10 J＝－5×10－8 JW AB＝E p A－E p B＝－2.5×10－8 J.一、静电力做功与电势能[导学探究](1)如图2所示，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？若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？图2(2)若q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论？(3)对比电场力做功和重力做功的特点，它们有什么相同之处？重力做功引起重力势能的变化，电场力做功引起什么能的变化？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|.在线段AM上静电力做的功W1＝qE·|AM|，在线段MB上静电力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·|AM|.(2)W＝qE·|AM|.电荷在匀强电场中沿不同路径由A点运动到B点，静电力做功相同．说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关．(3)电场力做功与重力做功都与路径无关．电场力做功引起电势能的变化．[知识深化]1．静电力做功的特点(1)静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与具体路径无关，这与重力做功特点相似．(2)静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，静电力做功的特点不变．2．电势能(1)电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷在电场中某点的电势能．(2)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关．确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置．(3)电势能是标量，有正负但没有方向．电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能．3．静电力做功与电势能变化的关系(1)W AB＝E p A－E p B.静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加．(2)正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小．例1将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5 J的功，则：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？答案见解析解析(1)W AC＝W AB＋W BC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J.电势能增加了1.8×10－5 J.(2)如果规定A点的电势能为零，由公式得该电荷在B点的电势能为E p B＝E p A－W AB＝0－W AB ＝3×10－5 J.同理，C点的电势能为E p C＝E p A－W AC＝0－W AC＝1.8×10－5 J.(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为：E p A′＝E p B′＋W AB＝0＋W AB＝－3×10－5 J.C点的电势能为E p C′＝E p B′－W BC＝0－W BC＝－1.2×10－5 J.二、电势[导学探究]如图3所示的匀强电场，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ.图3(1)电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为多少？(2)电势能与电荷量的比值是否相同？(3)电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？答案(1)电荷量为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为Eql cos θ、2Eql cos θ.(2)电势能与电荷量的比值相同，都为El cos θ.(3)与试探电荷的电荷量无关．[知识深化]1．电势的相对性：电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有关．在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为零，在实际应用中常取大地的电势为零．2．电场的固有性：电势φ是表示电场的能的性质的物理量，电场中某点的电势φ取决于电场本身，而与在该点是否放有电荷、电荷的电性及电荷量均无关．3．电势的标量性：电势虽然有正负，但电势是标量．电势为正值表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势，正负号不表示方向．4．电势的定义式：φ＝E pq，公式中的E p 、q 在运算时均需代入正、负号．例2 如果把电荷量为q ＝1.0×10－8 C 的电荷从无限远处移到电场中的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 点的电势各是多少？ (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)取无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即φ∞＝0，E p ∞＝0.由W∞A＝E p∞－E p A得E p A＝E p∞－W∞A＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J再由φA＝E p A得φA＝1.2×104 Vq(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未移入电场前，A 点的电势仍为1.2×104 V.例3将一正电荷从无穷远处移入电场中M点，电势能减少了8.0×10－9 J，若将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10－9 J，则下列判断中正确的是()A．φM＜φN＜0 B．φN＞φM＞0C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞0答案C解析取无穷远处电势为零，则正电荷在M点的电势能为－8×10－9 J，负电荷在N点的电势能为9×10－9 J ．由φ＝E pq 知，M 点的电势φM ＜0，N 点的电势φN ＜0，且|φN |＞|φM |，即φN ＜φM＜0，故C 正确．电势高低的判断方法1．电场线法：沿电场线方向，电势越来越低．2．电势能判断法：由φ＝E pq 知，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高． 三、等势面[导学探究] (1)类比地图上的等高线，简述什么是等势面？(2)当电荷从同一等势面上的A 点移到B 点时，电荷的电势能是否变化？电场力做功情况如何？答案 (1)电场中电势相等的各点构成的面 (2)不发生变化 电场力不做功 [知识深化]1．等势面的特点及应用(1)在等势面上移动电荷时静电力不做功，电荷的电势能不变．(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，由此可以绘制电场线，从而可以确定电场的大体分布．(3)等差等势面密的地方，电场强度较强；等差等势面疏的地方，电场强度较弱，由等差等势面的疏密可以定性确定场强大小． (4)任意两个等势面都不相交． 2．几种常见电场的等势面(如图4所示)图4(1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面．(2)等量异号点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一条等势线．(3)等量同号点电荷的等势面：等量正点电荷连线的中点电势最低，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低．等量负点电荷连线的中点电势最高，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高．(4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面．例4空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图5所示，a、b、c、d为电场中的4个点．则()图5A．P、Q两点处的电荷等量同号B．a点和b点的电场强度相同C．c点的电势低于d点的电势D．负电荷从a到c，电势能减少答案 D解析根据题图可知，该电场是等量异号点电荷的电场，故A错误．根据电场的对称性，a、b两点的电场强度大小相等，而方向不同，故B错误．c点所在等势面距离P点(正电荷)比d 点所在等势面距离P点近，c点的电势较高，故C错误．负电荷从a到c，电场力做正功，所以电势能减少，故D正确．针对训练(多选)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解析由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误．由图中数据可知D正确.1．(静电力做功的特点)(多选)下列说法正确的是()A．电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功的大小就可能不同B．电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则静电力做功为零C．正电荷沿着电场线运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，静电力对负电荷做正功D．电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立答案BC解析静电力做功和电荷运动路径无关，故A错误；静电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，静电力做功为零，故B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的静电力和电荷的位移方向相同，故静电力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，静电力对负电荷做正功，故C正确；电荷在电场中运动虽然有静电力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，故D错误．2．(电势)(多选)关于电势，下列说法正确的是()A．电场中某点的电势大小等于单位正电荷从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．电势是描述电场的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，它是描述电场的能的性质的物理量，故D正确．3．(等势面)某电场中的等势面如图7所示，下列关于该电场的描述正确的是()图7A．A点的电场强度比C点的小B．负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大C．电荷沿等势面AB移动的过程中，电场力始终不做功D．正电荷由A移动到C，电场力做负功答案 C解析由等势面与电场线密集程度的关系可知，等差等势面越密集的地方电场强度越大，故A点的电场强度比C点的大，A错误；负电荷在电势越高的位置电势能越小，B错误；沿等势面移动电荷，电场力不做功，C正确；正电荷由A移动到C，电场力做正功，D错误．4．(静电力做功与电势能的变化)(多选)如图8所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为a、b的中点．若一个运动的正电荷先后经过a、b两点，a、b两点的电势分别为φa＝－3 V，φb＝7 V，则()图8A．a点的场强一定小于b点的场强B．a点场强有可能等于b点场强C．正电荷在a点的动能小于在b点的动能D．正电荷在a点的电势能小于在b点的电势能答案BD解析沿电场线方向电势降低，由题意知电场线的方向向左，只有一条电场线，无法判断电场线的疏密，就无法判断两点场强的大小，故A错误，B正确．根据正电荷在电势高处电势能大，可知，正电荷从a点运动到b点的过程中克服电场力做功，电势能一定增大，而由能量守恒得知，其动能一定减小，故C错误，D正确．5．(静电力做功与电势能的变化)在电场中把一个电荷量为6×10－6 C的负电荷从A点移到B 点，克服静电力做功3×10－5 J，(1)电荷从A到B的过程中，电势能如何变化？变化了多少？(2)若规定B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大？答案(1)增加3×10－5 J(2)－3×10－5 J解析(1)电荷克服静电力做功，即静电力做负功，则W AB＝－3×10－5J．由W AB＝E p A－E p B 知，电势能增加了3×10－5 J.(2)若E p B＝0，则由W AB＝E p A－E p B得E p A＝－3×10－5 J.一、选择题考点一电势的概念及电势高低的判断1．(多选)关于电势的高低，下列说法正确的是()A．沿着电场线的方向电势逐渐降低B．电势降低的方向一定是电场线的方向C．正电荷只在电场力的作用下，一定向电势低的地方移动D．负电荷只在电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方移动答案AD解析沿着电场线的方向电势逐渐降低，故A正确；电势降低的方向不一定是电场线的方向，故B错误；若正电荷具有初速度，即使只受电场力作用，也可由低电势点向高电势点移动，故C错误；负电荷只在电场力的作用下由静止释放，一定向电势高的地方移动，故D正确．2.三个点电荷电场的电场线分布如图1所示，图中a、b两点处的场强大小分别为E a、E b，电势分别为φa、φb，则()图1A．E a>E b，φa>φb B．E a<E b，φa<φbC．E a>E b，φa<φb D．E a<E b，φa>φb答案 C解析由题图可知，a点附近的电场线比b点附近的电场线密，所以E a>E b，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，a点所在等势面的电势一定低于b点所在的等势面的电势，即φb>φa，故选项C正确．3．下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强度也相同的是(B中虚线为等势面，C、D中a、b两点在两点电荷连线的中垂线上且关于两点电荷的连线对称)()答案 D解析匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇等间距的平行平面，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，但在中垂线上场强的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强方向不同；D中a、b两点的电势相等，而且场强的方向相同、大小相等，故本题选D. 4．图2甲中AB是某电场中的一条电场线．若将一负电荷从A点处由静止释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图象如图乙所示．关于A、B两点的电势高低和场强大小关系，下列说法中正确的是()图2A ．φA >φB ，E A >E BB ．φA >φB ，E A <E BC ．φA <φB ，E A >E BD ．φA <φB ，E A <E B答案 C解析 负电荷从A 由静止释放(初速度为0)后，能加速运动到B ，说明负电荷受到的电场力方向从A 指向B ，那么电场方向就是由B 指向A ，由于沿电场线方向电势逐渐降低，所以A 、B 两点的电势关系是φA <φB ，负电荷从A 运动到B 的过程中，它的加速度是逐渐减小的(题图乙中曲线切线的斜率表示加速度)，由牛顿第二定律知，负电荷从A 到B 时，受到的电场力是逐渐减小的，由E ＝F q知，E A >E B ，C 正确． 考点二 电场力做功与电势能的变化5．在静电场中，将一正电荷从a 点移到b 点，电场力做了负功，则( )A ．该电荷的电势能一定减小B ．b 点的电势一定比a 点高C ．电场线方向一定从b 指向aD ．b 点的电场强度一定比a 点大答案 B解析 电场力做负功，电势能一定增加，A 项错误；由φ＝E p q知，正电荷在电势能越大处电势越高，B 项正确；b 点电势高于a 点，但电场线方向不一定从b 指向a ，C 项错误；场强大小与电势高低无关，D 项错误．6．(多选)如图3所示，固定在Q 点的正点电荷的电场中有M 、N 两点，已知MQ ＜NQ .下列叙述正确的是()图3A．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少B．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加C．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少D．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变答案AD解析由正点电荷产生的电场的特点可知，M点的电势高，N点的电势低，所以将正的点电荷从M点移到N点，静电力做正功，电势能减小，故A项正确，B项错误；将负的点电荷由M点移到N点，克服静电力做功，电势能增加，故C项错误；静电力做功与路径无关，负点电荷又回到M点，则整个过程中静电力做功为零，电势能不变，故D项正确．7．(多选)两个带等量正电的点电荷，固定在图4中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点．一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则()图4A．q由A向O的运动是匀加速直线运动B．q由A向O运动的过程电势能逐渐减小C．q运动到O点时的动能最大D．q运动到O点时电势能为零答案BC解析q由A向O运动的过程中，电场力的方向始终由A指向O，但力的大小变化，所以电荷q做变加速直线运动，电场力做正功，q通过O点后在电场力的作用下做变减速运动，所以q到O点时速度最大，动能最大，电势能最小，因无限远处的电势为零，则O点的电势φ>0，所以q在O点的电势能不为零，故选项B、C正确，选项A、D错误．考点三等势面、电场力做功与电势能、电势的综合8.如图5所示，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面．A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，下列判断正确的是()图5A．A点场强与B点场强相同B．C点电势高于B点电势C．将电子从A点沿虚线移到B点，电场力不做功D．将质子从A点移到C点，其电势能增加答案 C解析A、B两点场强大小相等、方向不同，A项错误；A、B两点电势相等，均高于C点电势，B项错误；A、B在同一等势面上，将电子从A点沿虚线移到B点，电势能不变，电场力不做功，C项正确；由于φA＞φC，质子带正电，故由A点到C点，质子的电势能减少，D 项错误．9.某导体置于电场后周围的电场分布情况如图6所示，图中虚线表示电场线，实线表示等势面，A、B、C为电场中的三个点．下列说法正确的是()图6A．A点的电场强度大于B点的电场强度B．A点的电势高于B点的电势C．将负电荷从A点移到B点，电场力做正功D．将正电荷从A点移到C点，电荷的电势能减小答案 B10.如图7所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，这些等势面都是等间距、互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则()图7A．该粒子一定带负电B．此电场不一定是匀强电场C．该电场的电场线方向一定水平向左D．粒子在电场运动过程中动能不断减少答案 D解析由于不能确定电场线方向，故不能确定粒子所带电性，A、C错误；等势面等间距、互相平行，故一定是匀强电场，B错误；粒子所受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线和等势面垂直，由此可确定电场力一定做负功，故动能不断减少，D正确．11．(多选)如图8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，且φa＞φb＞φc.一带正电的粒子射入该电场中，其运动轨迹如图中KLMN所示，可知()图8A．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AC12.(多选)位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图9所示，图中实线表示等势线，则()图9A．a点和b点的电场强度相同B．正电荷从c点移到d点，电场力做正功C．负电荷从a点移到c点，电场力做正功D．正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大答案CD解析a、b两点场强方向不同，A项错误．c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，电场力做负功，B项错误．a点电势低于c点，从a到c，把负电荷移向高电势，电场力做正功，C项正确．从e到f，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，D项正确．二、非选择题13．(电场力做功与电势能的变化)如图10所示的匀强电场中，有A、B、C三点，AB＝5 cm，BC＝12 cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向成60°角．一个电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从A移到B，电场力做功为W1＝1.2×10－7 J．求：图10(1)匀强电场的电场强度E 的大小．(2)该电荷从B 到C ，电荷的电势能改变多少？答案 (1)60 N/C (2)减少1.44×10－7 J解析 (1)由W 1＝qE ·AB 得，该电场的电场强度大小为：E ＝W 1q ·AB ＝ 1.2×10－74×10－8×5×10－2N /C ＝60 N/C (2)该电荷从B 到C ，电场力做功为：W 2＝F ·BC ·cos 60°＝qE ·BC ·cos 60°＝4×10－8×60×12×10－2×0.5 J ＝1.44×10－7 J 所以，该过程电荷的电势能减少1.44×10－7 J.14．(电场力做功与电势能的变化)电荷量为q ＝1×10－4 C 的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强E 与时间t 的关系及物块速度v 与时间t 的关系分别如图11甲、乙所示，若重力加速度g 取10 m/s 2，求：图11(1)物块的质量m ；(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；(3)物块运动2 s 过程中，其电势能的改变量． 答案 (1)0.5 kg (2)0.4 (3)电势能减少7 J 解析 (1)、(2)由题图可知：E 1＝3×104 N/C ，E 2＝2×104 N/C ，a 1＝2 m/s 2. E 1q －μmg ＝ma 1①E 2q －μmg ＝0②由①②代入数据得：m ＝0.5 kg ，μ＝0.4.(3)物块运动2 s 过程中，电场力做功W ＝E 1ql 1＋E 2ql 2＝3×104×1×10－4×12×2×12 J ＋2×104×1×10－4×2×1 J ＝7 J. 则电势能减少7 J.。
人教版高中物理选修3-1学案：第一章静电场1.4电势能和电势
4电势能和电势学习目标1.明确静电力做功的特色.2.理解电势能的观点.3.弄安静电力做功与电势能变化之间的关系.4.理解电势的观点、等势面的特色.自主研究一、静电力做功的特色是.二、电势能1.电势能的定义 :.用表示.2.静电力做功与电势能变化的关系:.3.如何求电荷在某点处拥有的电势能?.4.零势能面的选择:.三、电势1.定义 :.2.电势是,它只有,没有方向 ,但有正负 .3.电场线指向电势的方向.顺着电场线方向,电势愈来愈.4.零电势地点的规定:.四、等势面1.等势面 :.2.等势面与电场线的关系:.合作研究一、静电力做功的特色【思虑议论1】如下图 ,质量为 m 的物体在重力场中,分别 :(1)沿折线从 A 运动到 B;(2)沿直线从 A 运动到 B;(3)沿曲线从 A 运动到 B.重力分别做多少功?重力做功的特色是什么?重力做功与重力势能的关系是什么?【自主试试】联合教材图 1.4-1,剖析如下图的尝试电荷q 在电场强度为 E 的匀强电场中沿不一样路径从 A 运动到 B 电场力做功的状况.(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 沿随意曲线从 A 到 B.二、静电力做功与电势能的关系【思虑议论 2】在重力场中由静止开释质点 ,质点必定加快运动 ,动能增添 ,势能减少 ; 如下图 ,在静电场中 ,静电力做功使尝试电荷获取动能 ,是什么转变为尝试电荷的动能的 ?【思虑议论3】重力做的正功等于减少的重力势能,战胜重力做的功等于增添的重力势能,用公式表示为W AB=E pA-E p B=- E p.那么 ,静电力做功与电势能的关系呢?【事例剖析】剖析对不一样的电荷从 A 运动到 B 的过程中电势能的变化状况.【思虑议论4】如何确立电荷在某点处拥有的电势能?(类比剖析 :如何求出 A 点的重力势能呢 ?从而总结出电势能的求法.)【拓展】零势能面的选择:往常把电荷离场源电荷无穷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.【思虑议论5】重力势能是物体和地球构成的系统所共有的,那么电势能能否也是电荷和电场所共有的呢?(1)若被挪动电荷的极性、电荷量不一样,对其电势能有何影响?(2)若电荷所处电场发生变化,对位于此中的电荷的电势能有何影响?(3)若电场中没有电荷或许空间不存在电场,还有电势能吗 ?【稳固训练】1.对于在电场中挪动电荷与电势能的关系,以下说法中正确的选项是()A. 电荷沿电场线方向挪动,电势能必定增添B.电荷沿电场力方向挪动,电势能必定增添C.电荷逆电场力方向挪动,电势能必定增添D.电荷沿垂直于电场线方向挪动,电势能必定不变2.有一电荷量q=- 3×10-6C 的电荷 ,从电场中的A 点移到 B 点时 ,战胜静电力做功6×10- 4J.求 :(1)电荷的电势能如何变化?变化了多少 ?(2)以 B 为零势能点 ,电荷在 A 点的电势能E p A是多少 ?(3)假如把这一电荷从 B 点移到 C 点时静电力做功9×10-4J,电荷的电势能如何变化?变化了多少 ?(4)假如选用 C 点为零势能点 ,则电荷在 A 点的电势能E pA'又是多少 ?(5)经过这一例题你有什么收获?三、电势【思虑议论6】如何判断电势的高低呢?四、等势面【思虑议论7】在地理课上常用等高线来表示地势的高低 .今日学习了电势的知识后 ,那我们能够用什么来表示电势的高低呢 ?【体验性实践】找寻等势面 :找正点电荷和带电平行金属板中的等势面.【思虑议论8】什么状况下会出现力做功为零的状况?电场线跟等势面有什么关系?讲堂检测1.对于等势面的说法,正确的选项是 ()A.不一样样势面上各点的电势也可能相等B.各等势面永不订交C.等势面老是和电场线垂直D.等势面都是关闭的曲面2.如图展现了等量异号点电荷的电场线和等势面.对于场中的A、 B、 C、D 四点 ,以下说法正确的选项是 ()A. A、B 两点的电势和电场强度都同样B.A、 B 两点的电场强度同样,电势不一样C.C、D 两点的电势和电场强度都不一样D.C、D 两点的电势同样,电场强度不一样3.对于等势面、电场力做功和电场的关系,以下说法正确的选项是()A. 在等势面上挪动电荷,电场力老是不做功B.电荷从 A 点移到 B 点 ,电场力做功为零,则电荷必定是沿等势面挪动的C.在同一个等势面上的各点,电场强度的大小必定是相等的D.电场线老是从电势高的等势面指向电势低的等势面4.如下图 ,展现了不规则形状的带电导体四周的电场线和等势面.从图中能够看出,越靠,近导体 ,等势面的形状就越趋近导体表面的形状,这是因为 ,导体的表面自己就是一个并且导体内部的电势也到处相等,因此导体是一个; 而越是远离导体,等势面的形状就越趋近球面 ,这是因为 ,从足够远的地方看导体, 它就是一个点电荷,而点电荷的就是球面 .5.电场线和等势面都能够形象、直观地描述电场.因为电场线和等势面有着固定的空间位置关系,我们只需知道了此中之一,就能够依据互相关系描述出另一个.并且 ,从丈量方便性的角度看 ,我们一般是描述更简单 (选填“电场线”或“等势面”).6.如图展现了等量同号点电荷的电场线和等势面.从图中能够看出,这三点的电势关系是φa φbφ(均填“> ”“<”或“= ”)c。
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)
人教版物理选修3-1,1.4 电势能和电势(教案)6页
第1章第4节电势能和电势【知识与技能】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，知道电势是描述电场能的性质的物理量；3．明确电势能、电势、静电力做功、电势能的关系；4．了解电势与电场线的关系；5．了解等势面的意义及与电场线的关系。
【过程与方法】通过前面知识的结合，理解电势能与静电力做功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。
【情感态度与价值观】运用物理原理和研究方法，解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学价值观。
【教学过程】★重难点一、对电势能的理解★1．电场力做功的特点（1）匀强电场中电场力做功的计算：如图所示，在场强为E的匀强电场中，将正电荷q从A移到B，若AB ＝L，并且AB与电场线的夹角为θ.则电场力对电荷所做的功为W＝FL cosθ＝qEL cosθ.（2）电场力做功的特点静电场中，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关，而与路径无关2．电势能的特点(1)电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。
(2)电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小。
(3)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关。
确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置。
3．电势能增减的判断方法(1)做功判断法无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大。
(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。
4．电势能与重力势能的比较【特别提醒】电势能大小的判断(1)场源电荷判断法：离正场源电荷越近，正试探电荷的电势能越大，负试探电荷的电势能越小；离负场源电荷越近，正试探电荷的电势能越小，负试探电荷的电势能越大．(2)电场线法：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)做功判断法：无论正、负电荷，电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增大. 【典型例题】在图示的非匀强电场中，实线表示电场线；在只受电场力的作用下，电子从A点运动到B点；电子在A点的速度方向如图所示．比较电子在A、B两点的速度、加速度、电势能，其中正确的是（）A．v A＞v B、a A＜a B、E pA＞E pB B．v A＞v B、a A＞a B、E pA＜E pBC．v A＜v B、a A＜a B、E pA＜E pB D．v A＜v B、a A＞a B、E pA＞E pB【答案】D★重难点二、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，用φ表示． 2．定义式：φ＝E pq .3．对电势的理解(1)在国际单位制中，电势的单位是伏特(V)，1 V ＝1 J/C ．(2)电势是标量，只有大小，没有方向，但有正值和负值之分，是表示电场能量性质的一个物理量． (3)在利用φ＝E pq 计算电势时，E p 、q 可代入正、负号运算，计算结果的正、负号恰好反映了电势的高低．(4)电势的相对性①电势是相对的，只有先确定了电势零点以后，才能确定电场中其他位置的电势．电场中某点的电势跟电势零点的选择有关．②对不是无限大的带电体产生的电场，通常取无限远处的电势为零；在实际处理问题中，又常取大地电势为零．4．电势与电场线的关系：无论什么电场，沿电场线方向电势是逐渐降低的，且是电势降落最快的方向． 5．电势能与电势的区别与联系电势φ电势能E p物理 意义 反映电场的能的性质的物理量 反映电荷在电场中某点所具有的能量相关 因素电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟试探电荷q 无关电势能的大小是由点电荷q 和该点电势φ共同决定的大小电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，则为负值正点电荷(＋q )：电势能的正负跟电势的正负相同负点电荷(－q )：电势能的正负跟电势的正负相反 单位 伏特V焦耳J联系φ＝E pq或E p ＝qφ，二者均是标量5．电势能与电势的区别与联系【特别提醒】如何比较电场中两点电势的高低(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，则电势降低，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：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．【典型例题】如图所示，电场中有a 、b 两点，则下列说法中正确的是：（）A ．电势a b ϕϕ<，场强a b E E <B ．电势a b ϕϕ>，场强a b E E >C ．将电荷-q 从a 点移到b 点电场力做负功D ．将电荷-q 分别放在a 、b 两点时具有的电势能pa pbE E > 【答案】C★重难点三、等势面★ 1．等势面的特点(1)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功。
2018-2019学年人教版选修3-1 1.4电势能和电势 教案
电势能和电势重/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。
重/难点分析重点分析：通过对必修内容的学习，学生对功的计算，重力做功的特点，重力做功与重力势能变化的关系，能量守恒定律等内容已相当熟悉，具备了学习本节内容的知识前提，但建立起电势能的概念对学生来说是相对比较困难的，因为电场的概念特别抽象，特别是从力与能量两条线上同学时研究电场，让学生感到有点“力不从心”，知识迁移及灵活运用是学生学习过程中要跨越的一个台阶。
难点分析：教学材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。
进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。
电场力做功的过程决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。
对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。
突破策略一、静电力做功的特点让试探电荷q 在电场强度为E 的匀强电场中沿几条不同学路径从A 点运动到B 点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。
W ＝F |AB |＝qE |AB | W ＝F|AB|cos θ＝qE|AB| 123W W W W =+++……其中F ＝qE|AM|分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，从中找到共同学点和不同学点，联系前面所 的知识，归纳得出相关的物理知识。
从中发现问题和知识结论。
结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。
拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。
二、电势能寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？（移动物体时重力做的功与路径无关）思考：静电力做功也与路径无关，是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。
最新人教版高中物理选修3-1 1.4电势能和电势学案
第四节电势能和电势课前篇（学会自主学习——不看不清）【学习目标】1．知道电场力做功的特点，理解电场力做功与电势能变化的关系．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．【知识储备】1．重力做功的特点：．2．比值定义法的含义：．【自主预习】1．静电力做功的特点．2．电势能概念：．3．电势定义：定义式：单位：4．等势面定义：．【我的困惑】课上篇（学会合作交流——不议不明）【要点突破】1．静电力做功的特点2．电势能3．电势4．等势面【典例剖析】【例1】如图所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下结论正确的是( )A．把正电荷从a移到b，静电力做正功，电荷的电势能减小B．把负电荷从a移到b，静电力做负功，电荷的电势能增加C．把负电荷从a移到b，静电力做正功，电荷的电势能增加D．不论正电荷还是负电荷，从a到b电势能逐渐降低【例2】将带电荷量为1×10－8 C的电荷，从无限远处移到电场中的A点，要克服静电力做功1×10－6 J，(取无限远处电势为零)问：(1)电荷的电势能是增加还是减少？电荷在A点具有多少电势能？(2)A点的电势是多少？【例3】将一个电荷量为1．0×10－8C的负电荷，从无穷远处移到电场中的A点，克服电场力做功2．0×10－8 J，现将该电荷从A点移到B点，电场力做功1．0×10－8J．试求电荷在A、B两点的电势．(取无穷远处为零电势能点)【例4】如图所示，虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面，其电势分别是φa、φb和φc，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线KLMN所示．由图可知( )A．粒子从K到L的过程中，静电力做负功，电势能增加B．粒子从L到M的过程中，静电力做负功，电势能增加C．φa>φb>φcD．φa<φb<φc【达标检测】1．关于同一电场的电场线，下列表述正确的是( )A．电场线是客观存在的B．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小2．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，先把＋q的试探电荷依次放在三点上，然后把－q的试探电荷依次放在三点上，关于电荷的电势能的说法正确的是( )A．放上＋q时，E p A>E p B>E p CB．放上＋q时，E p A<E p B<E p CC．放上－q时，E p A>E p B>E p CD．无论放＋q，还是－q，E p A<E p B<E p C3．在电场中，把电荷量为4×10－9 C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8 J，以下说法中正确的是( )A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8 JB．B点的电势是15 VC．电荷的电势能增加了6×10－8 JD．电荷的电势能减少了6×10－8 J4．电场的电场线分布如图所示，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( )A．E P>E Q，φP>φQB．E P>E Q，φP<φQC．E P<E Q，φP>φQD．E P<E Q，φP<φQ5．一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能E p A、E p B之间的关系为( )A．E A＝E B B．E A<E BC．E p A＝E p B D．E p A>E p B6．下列说法中正确的是(设电荷在无穷远处电势能为零)( )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越大7．如图所示，匀强电场电场线与AC 平行，把10－8 C 的负电荷从A 点移到B 点，静电力做功6×10－8 J ，AB 长6 cm ，AB 与AC 成60°角．求：(1)场强方向；(2)设B 处电势为1 V ，则A 处电势为多少？电子在A 处电势能为多少？课后篇（学会应用与拓展——不练不通）1．如图所示，电场中有A 、B 两点，则下列说法中正确的是( )A ．电势φA >φB ，场强E A >E BB ．电势φA >φB ，场强E A <E BC ．将＋q 从A 点移到B 点，静电力做正功D ．将－q 分别放在A 、B 两点时具有电势能E p A >E p B2．孤立点电荷电场中的一簇等势面如图中虚线所示，其电势分别为φ1、φ2、φ3，其中A 、B 、C 是某电场线与这簇等势面的交点，且AB ＝BC ．现将一负电荷由A 移到B ，静电力做正功W 1；再由B 移至C ，静电力做正功W 2，则( )A ．W 1＝W 2，φ1<φ2<φ3B ．W 1＝W 2，φ1>φ2>φ3C ．W 1>W 2，φ1<φ2<φ3D ．W 1<W 2，φ1>φ2>φ33．如图中虚线为匀强电场中的等势线，两粒子M 、N 质量相等，所带电荷的绝对值也相等．现将M 、N 从虚线上的O 点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a 、b 、c 为实线与虚线的交点，已知O 点电势高于c 点．若不计重力，则( )A ．M 带负电荷，N 带正电荷B ．M 带正电荷，N 带负电荷C ．N 在从O 点运动至a 点的过程中电势降低D ．M 在O 点和b 点电势能相同4．如图所示，在y 轴上关于O 点对称的A 、B 两点有等量同种点电荷＋Q ，在x 轴上C 点有点电荷－Q ，且CO ＝OD ，∠ADO ＝60°．下列判断正确的是( )a b c o M NA．O点电场强度为零B．D点电场强度为零C．若将点电荷＋q从O移向C，电势能增大D．若将点电荷－q从O移向C，电势能增大5．一匀强电场，场强方向是水平的(如图所示)．一个质量为m的带正电的小球，从O点出发，初速度的大小为v0，只在电场力与重力的作用下，恰能沿与场强的反方向成θ角的直线运动．求小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差．。
高中物理选修3-1教案：1.4电势能和电势
渤海高中高二物理教案
主备人：使用人：时间：2018年9月13日
课题
1.4电势能和电势
课型
新授课
教学
重点
1、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、电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
依据：根据普通高中物理课程标准及2017高中物理考纲中要求学生理解物理概念及物理规律的确切含义
1、提出问题：静电力做功的特点。
2、电势能
3、提问电势概念
补充答案
1、学生回答。
2、学生根据问题讲解识点
学生分组讨论，交换不同意见
3、学生回答并补充。
1、承接自主学习
2、引起学生学习知识的欲望
3、让学生参与课堂活动，主动思考本节课重点内容。
7分钟
2
做议讲评环节
3.(2016·山东威海二模)如图所示,A,B,C为匀强电场中的三个点,已知∠CAB=60°,AB=2AC=2 cm, A=0 V, B=-8 V,将一带电荷量为q=3×10-5 C的正电荷从A点移到C点,电场力做功6×10-5 J,则下列说法正确的是(B)
4．零势能面的选择
三、电势
1．定义：φ＝EP/q
2．电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。
3．电场线指向电势降低的方向。电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。
4．零电势位置的规定。
四、等势面
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。
2．等势面与电场线的关系
3．应用等势面：由等势面描绘电场线
结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。
二、电势能
1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。
高中物理人教版选修3-1导学案：1.4 电势能和电势
§1.4 电势能和电势【课前预习练】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，静电力做负功时，电荷的电势能一定，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 ＝ .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，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 Pq.电势的大小仅由决定，与电荷q的大小、电性．电势是标量，但有之分，电势降落最快的方向就是．4．电场中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，说明电场力方向与电荷移动方向，即等势面必定与电场线．(2)沿着电场线的方向，电势，显然，电场线总是由电势的等势面指向电势的等势面．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7．如图所示，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( )A．E1>E2，φ1>φ2 B．E1>E2，φ1<φ2C．E1<E2，φ1>φ2 D．E1<E2，φ1<φ28．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【课堂探究练】【概念规律练】知识点一电场力做功的特点1．如图所示，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____________________．知识点二电场力做功与电势能变化的关系2．如图所示，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( )A．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3．如图所示，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( )A．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？知识点四等势面6．如图所示，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( ) A．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7．如图所示，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( )A．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【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？【课后巩固练】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2．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3．如图所示，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4．某电场的部分电场线如图所示，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( )A．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5．如图所示，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( )A．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( )7．如图所示，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( )A．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8．如图所示，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( )A．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( )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6×10－4J．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？11．图为电场的电场线，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－9 J．若取C点电势为零，试求A、B、D三点电势．CD＝9.0×10。
人教版高中物理选修3-1教案：1.4-电势能和电势
4 电势能和电势
教学目标
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，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。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，了解等势面的意 义及与电场线的关系。
复习提问： 1、什么是功？功的计算公式是什么？ 功的定义：一个物体在力的作用下，如果沿力的方向发生了一段位移，那么
三、电势
1、电势是描述电场能的性质的物理量。
那么，怎样描述电场能的性质、如何定义电势呢？
我们已经熟悉了用比值定义物理量的方法，现在就来研究电荷在电场中的电
势能与它电荷量的比值，从这里入手来研究电势。
如图所示，在场强为 E 的匀强电场中，
O 点为零势能位置，A 为匀强电场中任意 一点。
则电荷 q 在 A 点的电势能等于把电荷 q 从 A 移至 O 静电力做的功：
可能不同，这个比值一般是不同的。 结论：电荷在电场中某点的电势能与它电荷量之比，是由电场中这点的性质
决定的，与试探电荷本身无关。该结论不仅适用于匀强电场，同样也适用于其他 电场。
在物理学中，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。（电势用符号 表示）
2、电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值
三、电势
1、电势是描述电场能的性质的物理量。 2、电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值
3、公式：
=
Ep q
4、单位：伏特（V）1V = 1J / C
5、电势的特点 （1）沿着电场线的方向电势逐渐降低。 （2）某点电势的大小是相对于电势零点而言的。电势零点的选择是任意的， 一般选地面和无穷远为电势零点。 （3）规定了电势零点之后，比电势零点电势高的电势取正值，比电势零点 低的电势取负值。
选修3-1 1.4电势能和电势 教案(DOC)
选修3-1 1.4电势能和电势教案(DOC)4．电势能和电势教材分析：本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。
它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。
教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。
进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。
电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。
对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。
学情分析（1）已知学生对功的计算，重力做功的特点，重力做功与重力势能变化的关系，能量守恒定律等内容已相当熟悉（2）未知1．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．电势的概念，电势是描述电场能的性质的物理量； 3．电势能、电势、静电力做功、电势能的关系；4．电势与电场线的关系； 5．等势面的意义及与电场线的关系（3）想知运用物理原理和研究方法，解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学价值观。
（4）难知掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题（5）错知第 1 页共 15 页等势面的相关概念教具准备投影仪、多媒体课件。
课时安排 2课时教学过程［新课导入］问题：电场的两个基本性质是什么？电场的两个基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用（电场的力的性质），并使之具有能（电场的能的性质）。
我们已经建立了电场强度的概念，知道它是描述电场性质的物理量。
倘若把一个静止的试探电荷放入电场中，它将在静电力的作用下做加速运动，经过一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。
我们知道，这是静电力做功的结果，而功又是能量变化的量度，那么，在这一过程中，是什么能转化成试探电荷的动能呢？为此，我们首先要研究静电力做功的特点和电场力做功与能量变化之间的关系。
人教版高中选修3-1物理1.4电势能和电势教案(7)
第四节电势能和电势【教学目标】1．知识与技能（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，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
（3）明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
（4）了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。
2．过程与方法（1）通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。
（2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。
（3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。
培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。
3．情感、态度与价值观（1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。
利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。
（2）利用等势面图像的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。
（3）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。
【教学重点和难点】1．重点理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
2．难点掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
【教学方法】类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例、多媒体课件【教学过程】复习前面相关知识。
1．静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。
2．复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？一、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结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos与重力做功类比，引出结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。
选修3-1(1.4电势能 电势与电势差教案
今天所做之事，勿候明天；自己所做之事，勿候他人。
要做一番伟大的事业，总得在青年时代开始。
——歌德§1.4 电势能电势与电势差1．通过与重力做功情形的类比，认识电场力做功的特点．2．理解电势能、电势、电势差，知道它们是从能的角度来描述电场的物理量，知道物理学常把无穷远和大地作为零电势点．3．理解电场力做功与电势能变化的关系.4．了解等势面的概念和特点．重点难点重点：理解电势能、电势、电势差的概念．难点：理解电势能、电势、电势差的概念．1．重力做功和电场力做功(1)物体在地球表面附近运动，重力做功与物体的质量以及起点和终点的位置有关，与________无关．(2)电荷在匀强电场中运动，电场力做功与电荷的______以及________的位置有关，而与________无关．2．电势能(1)物体在地球上因受重力而具有重力势能，电荷在电场中因受________而具有________．(2)若用W AB表示电荷从A点移动到B点的过程中电场力做的功，E p A和E p B分别表示电荷在A点和B 点的电势能，电场力做的功与电势能变化的关系式为：________．(3)若将无穷远处的电势能规定为零，电荷在某点(A点)的电势能大小等于将电荷从________移动到________电场力所做的功，即E p A＝W A∞.3．电势与电势差(1)电势(φ)是描述电场的________(填“力”或“能”)的性质的物理量．电场中某点(A点)的电势在数值上等于________由该点移动到参考点(零电势)时电场力所做的功，可表示为φ＝E pq.电势的单位是伏特(V)，且1 V＝________．(2)电势差就是电场中两点间________的差值，如电场中A、B两点的电势差(从A点到B点)U AB＝________，且U AB＝－U BA.(3)电场中A、B两点的电势差U AB＝φA－φB，由于φA＝E p Aq，φB＝E p Bq，W AB＝E p A－E p B，所以电场力做功与电势差的关系为U AB＝________，这也是计算电势差常用的公式．主题1：电场力做功特点问题：(1)如图甲所示，把一个正电荷q(重力不计)放到电场强度为E的匀强电场中的A点，电荷分别沿直线AB、折线ACB、曲线到达B点，三种情况下电场力做功是否相同？请用功的计算公式推导电荷分别沿直线AB和折线ACB运动时电场力所做的功．(2)如图乙所示，把一个质量为m的物体放到空中A点，物体分别沿直线AB、折线ACB、曲线到达B 点，三种情况下重力做功是否相同？请用功的计算公式推导物体分别沿直线AB和折线ACB运动时重力所做的功．主题2：电势能(重点探究)问题：(1)物体在地球上因受重力而具有重力势能，电荷在电场中因受电场力而具有电势能，重力势能的变化等于重力做功的负值，电势能的变化等于电场力做功的负值．若电场中某电荷顺着电场线方向运动，请分析该电荷的电势能是如何变化的．(2)确定物体的重力势能要先取定重力零势能面，同样的，确定电荷在电场中的电势能要先取定零电势能面，电荷处在零电势能面上时的电势能是多少？电势能的变化量与零电势能面的选取有关吗？(3)电势能有正有负，电势能是矢量还是标量？其正负号表示什么意义？主题3：电势、电势差情景：如果把物体在地球上和电荷在电场中作对比，有质量的物体在重力场中(地球上)受重力，具有重力势能，重力做功与重力势能的变化有关；带电荷量的电荷在电场中受电场力，具有电势能，电场力做功与电势能的变化有关．问题：(1)电场中的电势、电势差与重力场中的什么概念是对应的？(2)电场中的电势、电势差与电荷所带的电荷量有关吗？(3)电荷在电势越高的地方是不是电势能就越多？主题4：等势面问题：阅读教材中的课外阅览“等势面”的内容，思考并回答下列问题．(1)物理学中为什么要引入等势面？(2)电场中的电势可与重力场中的高度类比，那么电场的等势面就可与地图上的等高线类比．观察下面的等势面和等高线(下面的图示)，体会二者的共同之处，说出所给电场等势面的特点．一、电场力做功与电势能变化的关系例1如图所示，光滑绝缘半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E.在与环心等高处放有一质量为m、电荷量为＋q的小球，小球由静止开始沿轨道运动．下列说法正确的是()A．小球在运动过程中机械能守恒B．小球经过环的最低点时速度最大C．小球经过环的最低点时电势能增加EqRD．小球由静止释放到达最低点，动能的增加量等于mgR二、电势高低及电势能增减的判断例2如图所示，某区域电场左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是()A．M点电势一定高于N点电势B．M点场强一定大于N点场强C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功三、电势、电势能的计算例3如果把q＝1.0×10－8 C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4 J，规定无穷远处的电势为零，则：(1)电荷在A点的电势能E p A和A点的电势φA各是多少？(2)电荷未移入电场前A点的电势φA是多少？四、电势差的计算例4在电场中把一个电荷量为－6×10－8 C的点电荷从A点移到B点，电场力做功为－3×10－5 J，将此电荷从B点移到C点，电场力做功为4.5×10－5 J.(1)求A与C两点间的电势差．(2)若取C点为零电势点，则A点的电势为多大？1．(考查电场力做功与电势能变化的关系)如图所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点．设电荷在电场中只受电场力作用，下列说法中正确的是()A．若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减少B．若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能增加C．若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加D．若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能不变2．(考查电势、电势差的概念)下列说法正确的是()A．电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关B．电势差是一个标量，但是有正值和负值之分C．由于电场力做功跟电荷移动的路径无关，所以电势差也跟电荷移动的路径无关，只跟这两点的位置有关D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以U AB＝U BA3．(考查电势与场强的区别和联系)关于静电场，下列结论普遍成立的是()A．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低B．电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D．将正点电荷从场强为零的一点移动到强场为零的另一点，电场力做功为零4．(考查电势差的运算)在电场中把一个电荷量为6×10－6 C的负电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10－5 J；再将电荷从B点移到C点，电场力做功1.2×10－5 J．求A与B、B与C以及A与C间的电势差．课后练习1．下列各组物理量中，由电场本身性质决定的是()A．电场力、电场强度B．电场力做的功、电势能C．电场强度、电势差D．电势差、电势能2．在静电场中，将一电子从a点移至b点，电场力做功5 eV，则下列说法正确的是()A．电场强度的方向一定由b到aB．a、b两点的电势差是5 VC．电子的电势能减少了5 eVD．因电势零点未确定，故不能确定a、b间的电势差3．取无穷远处的电势为零，无论是正电荷还是负电荷，下列说法中正确的是()A．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．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越大C．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越大D．从无穷远处移到电场中某点时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大4．图示是点电荷形成的电场中的一条电场线，其上有两点A 和B ，比较A 、B 两点电势高低和电场强度的大小，如规定无穷远处电势为零，则下列说法可能正确的是( )A ．E A ＞EB φA ＞φB ＞0 B ．E A ＞E B 0＞φA ＞φBC ．E A ＜E B φA ＞φB ＞0D ．E A ＜E B 0＞φA ＞φB5．在点电荷Q 形成的电场中有一点A ，当一个电荷量为－q 的试探电荷从电场的无限远处被移到电场中的A 点时，电场力做的功为W ，则试探电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为( )A ．E p A ＝－W ，φA ＝W qB ．E p A ＝W ，φA ＝－WqC ．E p A ＝W ，φA ＝W qD ．E p A ＝－W ，φA ＝－Wq6．如图所示，电场中有A 、B 两点，则下列说法中正确的是( )A ．电势φA >φB ，场强E A >E B B ．电势φA >φB ，场强E A <E BC ．将＋q 从A 点移到B 点，电场力做正功D ．将－q 分别放在A 、B 两点时具有的电势能E p A >E p7．一带电粒子只在电场力的作用下沿图中曲线JK 穿过一匀强电场，a 、b 、c 、d 为该电场的等势面，其中有φa <φb <φc <φd .若不计粒子的重力，可以确定( )A ．该粒子带正电B ．从J 到K 粒子的电势能增加C ．该粒子带负电D ．粒子从J 到K 运动过程中，动能与电势能之和可能增加8．如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电荷量为10－6 C 的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A 点运动到B 点时动能减少了10－5 J ．已知A 点的电势为－10 V ，则以下判断正确的是( )A ．微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示B．微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示C．B点电势为零D．B点电势为－20 V9．如图所示，在矩形ABCD的AD边和BC边的中点M和N处各放一个点电荷，它们带等量正负电荷．E、F是AB边和CD边的中点，P、Q两点在MN连线上，MP＝QN，则电场强度和电势都相同的两点是()A．E和F B．P和QC．A和B D．C和D10．如图所示，带电体Q固定，带电体P所带电荷量为q、质量为m，与绝缘的水平桌面间的动摩擦因数为μ.将P在A点由静止放开，则其在Q的排斥下运动到B点停下，A、B相距为x.下列说法正确的是()A．将P从B点由静止拉到A点，水平拉力最少做功2μmgxB．将P从B点由静止拉到A点，水平拉力做功μmgxC．P从A点运动到B点，电势能增加μmgxD．P从A点运动到B点，电势能减少μmgx11．A、B是某电场中的一条电场线上的两点，一个正电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点运动到B 点，在此运动过程中，其v－t图象如图所示．比较A、B两点间电势φ的高低和场强E的大小：φA________φB，E A________E B.(填“>”、“＝”或“<”)12．如图所示，a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道，取无穷远处电子的电势能为零，电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能分别为－13.6 eV，－3.4 eV，－1.51 eV.由于某种因素(如加热或光照)的影响，电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动，求：(1)a、b间与b、c间电势差的大小．(2)电子从a跃迁到c的过程中电场力所做的功．13．如图所示，在场强E ＝104 N/C 的水平匀强电场中，有一根长l ＝15 cm 的细线，一端固定在O 点，另一端系一个质量m ＝3 g 、电荷量q ＝2×10－6 C 的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g 取10 m/s 2.问：(1)小球到达最低点B 的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？ (2)若取A 点电势为零，小球在B 点的电势能、电势分别为多大？ (3)小球到B 点时速度为多大？绳子张力为多大？参考答案：1．(1)路径 (2)电荷量 起点和终点 路径2．(1)电场力 电势能 (2)W AB ＝E p A －E p B (3)该点(或A 点) 无穷远处 3．(1)能 单位正电荷 1 J/C (2)电势 φA －φB (3)W ABq主题1：电场力做功特点解答：(1)三种情况下电场力做功相等．电荷沿直线AB 运动时，电场力所做的功W AB ＝Fs ＝Eq ·d ；电荷沿折线ACB 运动时电场力所做的功W AB ＝W AC ＋W CB ＝Eq ·l ·cos θ＋ Eq ·l ′· cos 90°＝Eq ·d .(2)三种情况下重力做功相等．物体沿直线AB 运动时，重力所做的功W AB ＝Fs ＝mg ·d ；物体沿折线ACB 运动时，重力所做的功W AB ＝W AC ＋W CB ＝mg ·l ·cos θ＋mg ·l ′·cos 90°＝mg ·d .主题2：电势能(重点探究)解答：(1)如果正电荷顺着电场线方向运动，电场力与电荷运动方向相同，电场力做正功，故电势能减少；如果负电荷顺着电场线方向运动，电场力与电荷运动方向相反，电场力做负功，故电势能增加．(2)电荷处在零电势能面上时的电势能是零．电势能的变化量与零电势能面的选取无关(与重力势能的变化跟重力零势能面的选取无关一样)．(3)电势能是标量，正值表示电荷在该位置的电势能比该电荷在参考点(零电势能面)位置的电势能多，负值表示电荷在该位置的电势能比该电荷在参考点(零电势能面)位置的电势能少．主题3：电势、电势差解答：(1)电场中的电势对应重力场中的高度；电场中的电势差对应重力场中的高度差． (2)电场中的电势、电势差与电荷所带的电荷量没有关系．(3)正电荷在电势越高的地方电势能越多，负电荷在电势越高的地方电势能越少．主题4：等势面解答：(1)为了表示电势的高低，从而更形象地描绘电场．(2)正点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面；等量异种点电荷的等势面是两簇对称曲面；等量同种点电荷的等势面是两簇对称曲面；匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇均匀分布平面．一、电场力做功与电势能变化的关系 例1【分析】小球在运动过程中重力和电场力都会做功，故应注意：①电势能的变化与电场力做功有关；②动能的变化与合力做功有关；③机械能的变化与除重力以外的力做功有关．【解析】小球在运动过程中除重力做功外，还有电场力做功，所以机械能不守恒，A 错；小球运动到最低点的过程中，重力与电场力均做正功，重力势能减少mgR ，电势能减少EqR ，而动能增加mgR ＋EqR ，到最低点时动能最大，所以速度最大，因此B 正确，C 、D 错误．【答案】B【点拨】①涉及能量转化问题时，关键是要找准功能关系，每种力做功，都有与之对应的能量变化． ②电场力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷电势能的大小．当电荷在电场中的始末位置确定后，电场力所做的功也就确定了，电势能的变化量也就确定了．二、电势高低及电势能增减的判断 例2【分析】由电场线的分布和方向可以确定电场强度的大小和方向、电势的高低，结合试探电荷的电性及移动方向就能确定电势能的大小和电场力做功的情况．【解析】沿电场线方向，电势降低，所以M 点电势一定高于N 点电势，A 正确；电场线的疏密程度表示电场的强弱，由题图可知，M 点场强一定小于N 点场强，B 错；正电荷q 在M 点的电势能E p M ＝qφM ，在N 点的电势能E p N ＝qφN ，由于φM ＞φN ，所以E p M ＞E p N ，C 正确；电子在电场中所受电场力的方向沿NM 指向M ，故从M 移动到N ，电场力做负功，D 错误．【答案】AC【点拨】电场强度和电势都是由电场本身决定的，电场线的分布可以反映它们的情况．电势高低及电势能增减的判断方法：①沿电场线方向电势越来越低；②电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加．三、电势、电势能的计算 例3【分析】注意题中规定了无穷远处的电势为零，把电荷从所处位置移到无穷远与把同样电荷从无穷远移到所处位置电场力做功的绝对值是相同的，再根据电场力做功与电势能变化的关系可求解，即W ＝E p ∞－E p A ，可计算出E p A ，根据A 点的电势能可求出A 点的电势．【解析】(1)规定无穷远处的电势为零，所以电荷在无穷远处的电势能E p ∞＝0电荷从无穷远处移至电场中A 点的过程中，电场力做功W ＝E p ∞－E p A ＝－1.2×10－4 J所以有：E p A ＝1.2×10－4 J 由E p A ＝q ·φA ，可得：φA ＝1.2×104 V.(2)因为电场中电势的大小与放置的电荷无关，所以电荷未移入时A 点的电势仍为φA ＝1.2×104 V.【答案】(1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V【点拨】①电势和电势能都具有相对性，与零势面的选择有关．②运用公式φ＝E pq 和W AB ＝E p A －E p B 计算时，可将各物理量的“＋”、“－”直接代入计算，这样更直接、更方便．四、电势差的计算例4 【分析】电势差的计算可利用公式U AB ＝W ABq求解，也可利用公式U AB ＝φA －φB ＝－U BA 计算．不管什么方法都要注意物理量的意义和符号的应用规则．【解析】(1)方法一：把电荷从A 移到C 电场力做功W AC ＝W AB ＋W BC ＝－3×10－5 J ＋4.5×10－5 J ＝1.5×10－5 J则A 、C 间的电势差U AC ＝W AC q ＝1.5×10－5－6×10－8V ＝－250 V . 方法二：A 、B 两点的电势差为U AB ＝W AB q ＝－3×10－5－6×10－8V ＝500 V B 、C 两点的电势差为U BC ＝W BC q ＝4.5×10－5－6×10－8V ＝－750 V 则U AC ＝U AB ＋U BC ＝500 V －750 V ＝－250 V . (2)取φC ＝0，φA ＝U AC ＝－250 V . 【答案】(1)－250 V (2)－250 V【点拨】①电势和电势差都是反映电场的能的性质的物理量，但电势是相对量，电势差是绝对量，因此，用电势差更能反映电场的能的性质．②各物理量的符号问题：W AB 、U AB 、q 均可正可负，W AB 取正号表示电场力做正功，U AB 取正号表示φA >φB ，q 取正号表示试探电荷为正电荷；W AB 取负号表示电场力做负功，U AB <0表示φA <φB ，q 取负号表示试探电荷为负电荷．涉及W 、U 、q 三者关系的计算时，可将各量的正负号及数值一并代入进行计算，有时为了计算方便，也可以将各物理量都取绝对值，然后根据电荷的移动方向及所受电场力的方向确定电场力做功的正负．电势差的正负要根据在电场中的始末位置及场强方向来判断．1．【解析】若在C 点释放正电荷，由于它只受到向右的电场力，故电荷在电场力作用下沿直线由C 向B 运动，电场力做正功，电势能减少，A 对、B 错．若从C 点释放负电荷，电荷在向左的电场力作用下由C 向A 运动，电场力做正功，电势能减少，C 、D 错．【答案】A2【解析】电势差的大小与零电势点的选取无关，故A 错．由电势差的特性可知电势差是标量，但有正负之分，B 项正确．由电场力做功的特征及电势差的定义可知两点间的电势差只与两点间位置有关，C 项正确．最易错的是把电势差与电压相混淆，电势差可以反映出两点电势的高低，U AB ＝－U BA ，而电压只是电势差的大小，故D 项错误．【答案】BC 3．【解析】在静电场中，电场强度大小与电势高低无确定关系，A 项错；电势差等于移动单位正电荷电场力所做的功，而场强大小在数值上只等于单位正电荷所受的力，一个力所做的功不仅与这个力有关，而且与位移等其他因素有关，B 项错；在所有静电场中，场强方向都是电势降低最快的方向，C 项正确；场强为零的地方，电势不一定为零，故场强均为零的两点间的电势差不一定为零，即电场力做功不一定为零，D 项错．【答案】C 4．【解析】根据电荷移动时电场力做的功和电势差的关系得：U AB ＝W AB q ＝－3×10－5－6×10－6V ＝5 V U BC ＝W BC q ＝1.2×10－5－6×10－6V ＝－2 V U AC ＝U AB ＋U BC ＝5 V ＋(－2 V)＝3 V.【答案】5 V －2 V 3 V 1．【解析】电场力、电场力做的功、电势能不仅与电场有关，还跟研究电荷的电荷量大小有关，电势跟零电势点的选择有关，只有电场强度、电势差由电场本身的性质决定，跟其他因素没有关系．【答案】C 2．【解析】电子在移动过程中电场力做正功，说明电势升高，电子的电势能减少，因此B 错误，C 正确；由于电场线方向不一定沿ab 连线方向，故A 错误；电场中两点间电势差为确定的数值，与电势零点的选择无关，故D 错误．【答案】C 3．【解析】无穷远处的电势为零，电荷从电场中某处移到无穷远时，若电场力做正功，电势能减少，移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，所以C 正确，D 错误．【答案】AC 4．【解析】顺着电场线方向电势降低，所以φA ＞φB ，由于只有一条电场线，无法看出电场线疏密，也就无法判定场强大小．同样无法判定当无穷远处电势为0时，A 、B 的电势是大于0还是小于0.若是正电荷形成的电场，则E A ＞E B ，φA ＞φB ＞0；若是负电荷形成的电场，则E A ＜E B ，0＞φA ＞φB .所以选项A 、D 正确．【答案】AD5．【解析】由W ＝－E p A ，可得：E p A ＝－W ，由φ＝E p A q A ＝－W －q ＝Wq.故只有A 正确．【答案】A 6．【解析】沿电场线方向电势降低，可知φA >φB ，由电场线的疏密程度可判定E A <E B ，A 错误，B 正确．正电荷q 受的电场力沿电场线的切线方向，故＋q 从A 移到B 点，电场力做正功，C 正确；而－q 从A 点到B 点电场力做负功，电势能增大，即E p A <E p B ，故D 错误．【答案】BC 7．【解析】由题意可知，带电粒子从J 移动到K 点，电势逐渐升高，该粒子只受电场力作用，电场力方向向右，所以该粒子必定带负电；从J 到K ，电场力做正功，所以电势能降低．整个过程能量变化情况是：电势能转化为动能．根据能量守恒定律，动能和电势能的总和是不变的．所以C 对，A 、B 、D 错．【答案】C 8．【解析】因微粒仅受电场力作用，且由A 点到B 点时动能减少，故电场力做负功，电场力的方向水平向左，轨迹应为虚线1所示，A 正确，B 错误；由W AB ＝U AB ·q ＝－10－5 J ，可得：U AB ＝－10 V ，由U AB ＝φA －φB ，可得：φB ＝φA －U AB ＝0，故C 正确，D 错误．【答案】AC 9．【解析】由两等量异种点电荷形成的电场的特点知，E 、F 两点的电场强度和电势都相同；P 、Q 两点的电场强度相同，但P 点的电势比Q 点的高；A 、B 两点的电场强度的大小相等，但方向不同，A 点的电势为正，B 点的电势为负，A 点的电势高于B 点，C 、D 两点情况与A 、B 两点相同．【答案】A 10．【解析】设带电体P 由A 运动到B 的过程中，电场力做功为W 电，由动能定理得：W 电－μmgx ＝0.将带电体P 从B 点拉到A 点的过程中，要克服电场力和摩擦力做功，由动能定理得：W 拉－μmgx －W 电＝0.由以上可得：W 电＝μmgx ，电势能减少μmgx ，W 拉＝2μmgx ，故A 、D 正确，B 、C 错误．【答案】AD11．【解析】由v －t 图象知，正电荷由A 到B 做的是加速度减小的减速运动．加速度减小，电场力减小，场强减小，E A >E B ；速度减小，正电荷一定逆着电场线运动，所以φA <φB .【答案】< >12．【解析】(1)由φ＝E p q可知电子在a 、b 、c 时的电势分别为： φa ＝E p a q ＝－13.6 eV －e ＝13.6 V φb ＝－3.4 eV －e ＝3.4 V φc ＝－1.51 eV －e＝1.51 V 所以U ab ＝φa －φb ＝10.2 V ，U bc ＝φb －φc ＝1.89 V .(2)U ac ＝U ab ＋U bc ＝12.09 V从a 到c 电场力做功W ac ＝－eU ac ＝－12.09 eV.【答案】(1)10.2 V 1.89 V (2)－12.09 eV13．【解析】(1)小球由A 到B 的过程中，重力做功W G ＝mgl ＝4.5×10－3 J ，重力势能减少4.5×10－3 J电场力做功W 电＝－Eql ＝－3×10－3 J ，故电势能增加3×10－3 J.(2)因ΔE p ＝E p B －E p A ＝E p B ，故E p B ＝3×10－3 JφB ＝E p B q故φB ＝1.5×103 V.(3)由W G ＋W 电＝12m v 2B，得v B ＝1 m/s 由F －mg ＝m v 2B l 得：F ＝mg ＋m v 2B l＝5×10－2 N. 【答案】(1)重力势能减少4.5×10－3 J ，电势能增加3×10－3 J(2)3×10－3 J 1.5×103 V(3)1 m/s 5×10－2 N。
最新人教版选修3-1高中物理 1.4电势能和电势教学设计
教设计：高中课程标准物理（人教版）选修3-1§14电势能和电势(2课时)(一)、习目标1、知道电势能是带电粒子在电场中所具有的能量。
2、知道电势的物理意义，会比较电场中各点电势高低3理解在等势面上移动电荷电场力不做功因此电场线与等势面垂直，并且有电势高的等势面指向电势低的等势面，任何两等势面不相交思考题1电势能的变化与电场做功有什么关系？思考题2零电势点和零电势能点是怎么规定的？（三）教问题诊断分析1、“当电场力做正功时，电势能降低，当电场力做负功时，电势能增加”这是习的难点。
2、电势的高低判断要反复练习。
（四）、教支持条件分析为了加强生对这部分知识的习，帮助生克服在习过程中可能遇到的障碍，本节=-△Ep，当电场课要对静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。
以及W电力做正功时，电势能降低，当电场力做负功时，电势能增加进行反复讲解练习。
（五）、教过程设计1、教基本流程复习电场强度→本节习要点→电势能→电势→练习、小结2、教情景问题1静电力做功的特点？设计意图：知道静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。
问题2什么是电势能？电场力做功与电势能的变化量之间有什么关系？零电势能点是怎么规定的？=-△Ep，当电场力做正功时，电势能降低，当电场力做负功设计意图：知道W电时，电势能增加。
问题3什么是电势？零电势点是怎么规定的？设计意图：知道电势的概念。
问题4沿电场线的方向电势如何变化？设计意图：沿电场线的方向电势逐渐降低。
问题5什么是等势面？电场线与等势面间有何关系？设计意图：电场线与等势面垂直。
例题1如图1所示，Q 为带负电的绝缘小球，AB 为一不带电的中性导体且放在Q 附近，达到静电平衡状态时，下面判断正确的是（ ）AA 端的电势高于B 端的电势B 以无限远或大地为零电势点，导体AB 的电势高于零A 、B 两端电势相等D 导体内的场强方向是由A 指向B解析：导体处于静电平衡状态时(1)0=内E ，否定选项D ； (2)导体是等势体，从而否定选项A ，选项是正确的静电平衡后电场线的分布示意图如图2所示，导体A 端的正感应电荷发出电场线终止于Q ，自大地或无限远的电场线终止于B 端负感应电荷由沿电场线电势降低可知导体AB 的电势ϕ＜0正确选项为说明：至此，我们可以对导体处于静电平衡时的特点有一个全面的认识了：(1)场强：导体内部场强处处为零(2)电势：导体是一个等势体，其表面是一个等势面(3)电荷分布：电荷只分布在导体的外表面上【变式】如图为某匀强电场的等势面分布图，每两个相邻等势面相距2c ，则该匀强电场的场强大小和方向分别为 ( )A ．E=100V/，竖直向下B ．E=100V/，竖直向上．E=100V/，水平向左 D ．E=100V/，水平向右图 2 图1例题2 某带电粒子仅在电场力作用下由A 点运动到B点，电场线、粒子在A 点的初速度及运动轨迹如图3所示，可以判定（ ）Ａ粒子在A 点的加速度大于它在B 点的加速度Ｂ粒子在A 点的动能小于它在B 点的动能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 点的电势低于B 点的电势解析：由电场线的疏密可知场强A B E E 〉，所以粒子的加速度A B a a 〉由定性画出的等势面并根据沿电场线方向电势降低，可知电势ϕA ＞ϕB ，由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力做正功，所以动能、电势能的变化情况为A B kA kB E E εε〈〉,答案：Ｂ说明：要注意掌握运用电场线和等势面判断电场的性质、在电场中移动电荷做功以及电荷电势能变化情况的分析方法【变式】如图，AB 和D 为等势面，电势分别为U 和U ′，则U___U ′(填〉、＝或〈)，负电荷q 在M 点和N 点的电势能大小，E M ____E N ；若把q 从M 移到N 是 力做功，做了____功(六)、目标检测1．如图所示，在点电荷Q 形成的电场中有A 、B 、三点，若Q 为正电荷， 则________点电势最高，将正电荷放在________点时电势能最大，将负电荷放在________点时电势能最小若Q 为负电荷，则________点电势最低，将正电荷放在________点时电势能最小，将负电荷放在_______点时电势能最大2等势面：电场中 的各点构成的面叫等势面3等势面的特点：(1)等势面一定与电场线 ，即跟场强的方向图3(2)电场线总是由电势的等势面指向电势的等势面(3)在同一等势面上移动电荷时电场力功设计意图：检测目标完成情况配餐作业从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BA组题1．如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线。
最新精编高中人教版选修3-1高中物理1.4 电势能和电势导学案及解析
14 《电势能和电势》导案【习目标】1．知道静电力做功的特点，解电势能、电势的概念。
2．能熟练应用电势能、电势的有关知识分析解决实际问题。
【重点难点】电势能、电势概念的解【法指导】认真阅读教材，观察教材插图，体会电场力做功的特点；体会电势的概念【知识链接】回顾（1）重力做功的特点：重力做功与路径无关。
（2）重力势能的变与重力做功的关系：重力做的功等于重力势能的减少量。
静电力做功与电势能的关系与此类似【习过程】一、静电力做功的特点1、分析试探电荷q在场强为E的匀强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功情况。
（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ANB到B。
2、在电场中移动电荷时，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。
★这是根据匀强电场推出的，但同样适用于非匀强电场。
★若只有静电力做功，则电势能和动能相互转，总量保持不变。
二、电势能电荷在电场中具有的势能叫做电势能。
（1）、静电力做功与电势能的关系电场力做正功，电势能。
电场力做负功，电势能。
静电力做的功等于电势能的减少量。
WAB =EPA—EPB尝试应用1、：1、右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点、b，今将一正点电荷q从移到b则（）[&&]A电场力做正功，q的电势能增加；B电场力做负功，q的电势能增加；电场力做正功，q的电势能减少；D电场力做负功，q的电势能减少。
2、下列说法正确的是（）A 在电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少B 在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少在电场中顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少D 在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电荷电势能增加（2）、电荷的电势能通常取或的电势能为零。
电荷在某点的电势能等于电势能用Ep表示，单位：。
[&&]尝试应用2：3、对于在点电荷形成的电场中，电荷的电势能正负的研究，分析正确的是：[ ]A．在正电荷形成的电场中，正电荷的电势能为正值；B．在负电荷形成的电场中，负电荷的电势能为负值；．在点电荷形成的电场中，正电荷的电势能总为正值；[]D．在正电荷形成的电场中，电荷的电势能总为正值。
物理教科版选修3-1学案：1.4.电势能 电势与电势差含解析
4.电势能 电势与电势差的公式进行相关的计算.一、电场力做功的特点如图所示,电荷沿直线AB 、折线ACB 、曲线ADB 运动,静电力做功__________，即静电力做功与电荷的__________和__________有关，但与__________无关．预习交流1如何判断电场力对电荷做正功、做负功或不做功? 二、电势能1．概念：电荷在____________．电荷在某点的电势能,等于______把它从该点移动到__________时所做的功． 2．与电场力做功的关系：静电力做的功等于电势能的______,用公式表示W AB ＝__________。
若静电力对电荷做了正功,电荷的电势能就要____;若静电力对电荷做了负功,电荷的电势能就会____．电势能只有大小，没有方向，是____,但是有正负之分．3．相对性:电势能的数值大小与________的选取有关． 三、电势与电势差 1．电势(1)定义：电场中某点的电势就是电荷在该点的______与______的比值． （2)公式：________.（3)单位:国际单位制中，电势的单位是____,符号是V ，1 V ＝1 J/C. （4)特点①相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的______的位置有关，一般情况下取______或____为零电势位置． ②标矢性：电势是标量，只有大小,没有____，但有______． (5）与电场线有关：沿电场线方向电势____得最快． 2．电势差（1）定义：电场中两点____的差值，用符号U 表示． （2)定义式：U AB ＝________。
(3）单位:与电势单位相同，国际单位是伏特,符号为____．（4)标矢性：电势差是____，但是有正负．U AB ＞0.表示A 点电势比B 点电势____． 预习交流2电势差可以为正也可以为负，那么是矢量还是标量？四、等势面1．电场中电势相等的各点构成的面叫______,是用来形象描述电场的．点电荷的辐射状电场的等势面是以点电荷的位置为____的一簇____．2．在电场中的等势面上移动电荷，静电力____做功．3．电场线跟等势面垂直,并且由______的等势面指向______的等势面．答案：一、相同起始位置终止位置经过的路径预习交流1：提示：（1）根据电场力和位移之间的夹角α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0°≤α＜90°做正功,夹角为90°＜α≤180°做负功，夹角为α＝90°不做功．（2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角θ判断，此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功,夹角0°≤θ＜90°做正功，夹角90°＜θ≤180°做负功，二者垂直不做功．二、1。
高中物理(人教版)选修31优秀教案1.4《电势能和电势》-word文档资料
选修3-1第一章1.4电势能、电势一【教材分析】本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。
它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。
教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。
进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。
电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。
对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。
二【教学目标】1．知识与技能·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。
·理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
·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，了解等势面的意义及与电场线的关系。
2．过程与方法·通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。
·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。
·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。
培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。
3．情感、态度与价值观·尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。
利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。
·利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。
·在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。
三【教学重点和难点】1．重点·理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
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第四节电势能和电势[教学目标]1．知识与技能（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，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
（3）明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
（4）了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。
2．过程与方法（1）通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。
（2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。
（3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。
培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。
3．情感、态度与价值观（1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。
利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。
（2）利用等势面图像的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。
（3）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。
[教学重点和难点]1．重点理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
2．难点掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
[教学方法]类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例、多媒体课件[教学过程]复习前面相关知识。
1．静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。
2．复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？一、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结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos与重力做功类比，引出结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。
拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。
二、电势能寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？（移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。
）思考：静电力做功也与路径无关，是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。
电势能用E p表示。
[思考与讨论] 如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？2．讨论：静电力做功与电势能变化的关系通过知识的类比，让学生能从中感受到新知识的得出也可以通过已有获取。
静电力做的功等于电势能的变化。
功是能量变化的量度。
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，而他们总量保持不变。
W AB＝－（E pB－E pA）＝E pA－E P[思考讨论]对不同的电荷从A运动到B的过程中，电势能的变化情况：正电荷从A运动到B做正功，即有W AB>0，则E pA>E pB，电势能减少。
（1）正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少。
负电荷从A运动到B做正功，即有W AB<0，则E pA>E pB，电势能增加。
（2）负电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐降低。
对此分析得出：电势能为系统所有，与重力势能相类似。
3．求电荷在某点处具有的电势能问题讨论：在上面讨论的问题中，请分析求出A点的电势能为多少？学生思考后无法直接求出，不妨就此激励学生，并提出类比方法。
类比分析：如何求出A点的重力势能呢？进而联系到电势能的求法。
则 E pA＝W AB（以B为电势能零点）电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置撕所做的功。
4．零势能面的选择通常把电荷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。
拓展：求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低。
将电荷由A点移动到B点，根据静电力做功情况判断。
若静电力做功为正功，电势能减少，电荷在A点电势能大于在B点的电势能。
反之静电力做负功，电势能增加，电荷在A点电势能小于在B点的电势能弄清正、负电荷在电场中电势能的不同特点，判断其做功特点再进行判断。
通过对不同内容的拓展，引导学生能通过自己对不同事例的分析，知道对问题考虑的全面性有所了解，同时能正确认识到在分析问题时还应该思考问题的不同侧面，达到对问题的全面解决。
提高思维的深度和发散能力，达到对物理学习全面化的探究要求。
当堂练习：1、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J 的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？2、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么( )A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能C．电荷的电势能减少了5×10－6JD．电荷的动能增加了5×10－6J3、如图1所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是（）A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加D．从a到b电势逐渐降低三、电势：通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。
参阅P20图1。
4--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，叫做这一点的电势。
用ϕ表示。
标量，只有大小，没有方向，但有正负。
（2）公式：qEp=ϕ（与试探电荷无关）（3）单位：伏特（V）（4）电势与电场线的关系：电场线指向电势降低的方向。
电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。
与电势能相似，我们知道E p有零势能面，因此电势也具有相对性。
引导学生得出：应该先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。
（5）零电势位置的规定：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。
因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。
通常以大地或无穷远默认为零。
与零电势能的位置规定是否有相似之处呢？思考与讨论：参看书上的问题进行思考与讨论，然后思考若是q当做负电荷来进行研究，其结果是否一样呢？四、等势面在地理课上常用等高线来表示地势的高低。
今天我们学习了电势的知识后，那我们可以用什么来表示电势的高低呢？学生：在电场中常用等势面来表示电势的高低。
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。
寻找等势面：找正点电荷和带电平行金属板中的等势面。
观看挂图，从中寻找不同电场中等势面的不同和相同点，进行合理猜想。
2．等势面与电场线的关系⑴在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。
W AB＝E pA－E Pb＝qφA－qφB＝0讨论：什么情况下会出现力做功为零的情况？引导分析得出：F⊥v⑵电场线跟等势面一定垂直，即跟电场强度的方向垂直。
引导学生用反证法达到证明的目的，加深对知识点的应用。
而沿着电场线的方向，电势越来越低。
归纳总结可得出：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。
若两个相邻的等势面间的电势之差是相等的，则能得到书上图1．4－5的图形。
观看图形或挂图，结合电场线的特点，可得出结论。
⑶等势面越密，电场强度越大。
⑷等势面不相交、不相切。
3．应用等势面：由等势面描绘电场线方法：先测绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面的关系，绘出电场线的分布，于是我们就知道电场的情况了。
当堂练习：4、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（）A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B、由放在该点的电荷的电量多少来决定C、与放在该点的电荷的正负有关D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关5、关于等势面正确的说法是（）A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功B．等势面上各点的场强大小相等C．等势面一定跟电场线垂直D．两等势面不能相交6、一个点电荷，从静电场中的a点移至b点，其电势能的变化为零，则（）A．a、b两点的场强一定相等B．该电荷一定沿等势面移动C．作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的D．a、b两点的电势相等7、在匀强电场中有a、b、c三点，位置关系如图所示，其中ab=√3 cm，bc=1cm已知电场线与abc三点所在的平面平行,若将电量为-2×10－８C的点电荷从a 移到b，电场力不做功，而把该电荷从a移到c，电场力做功为1.8×10－７J(1)画出通过a、b、c 三点的电场线(2)求该匀强电场的电场强度布置作业：P221、2、3、7。