2017-2018学年高中物理 第一章 静电场 第节 电势能和电势教学案 选修-1(1)

1、学必求其心得，业必贵于专精第4节 电势能和电势一、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wqelcos 。其中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。以上结论适用于匀强电场和非匀强电场。说明(1)静电力做功的特点与重力做功相似。(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,电场力做功的特点不变。判一判1在电场中两点之间移动任何电荷时，静电力做功相同（)2电荷在电场中移动时,静电力对电荷一定做功(）3电场中初、末位置间距越大，静电力做功越多（)二

2、、电势能1概念:电荷在电场中的势能,可用ep表示。2大小: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时所做的功。3与静电力做功的关系：静电力做的功等于电势能的减少量,用公式表示wabepaepb.静电力做正功，电势能减少；静电力做负功,电势能增加。4电势能的数值大小与零势能点的选取有关,通常把无限远处或大地表面上的电势能规定为零。注意电势能的特点(1)系统性:电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的。（2)相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关，因此确定电荷的电势能首先应确定零势能点的位置，但电荷在某两点之间的电势能

3、之差与零势能点的选取无关。 (3)标量性:电势能是标量，有正负、无方向。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。判一判1电势能的数值与零势能点的选取有关,但电势能的变化量与零势能点的选取无关（）2正电荷的电势能一定大于零,负电荷的电势能一定小于零()3电势能越大，静电力做功越多(）4静电力做正功时，电势能增加；静电力做负功时，电势能减小(）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定义式：.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

4、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：沿电场线的方向电势降低。注意电势与电势能的比较选一选如图是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是( ）aa点的电势高于b点的电势b该点电荷带正电ca点和b点电场强度的方向相同da点的电场强度大于b点的电场强度解析：选d沿电场线方向电势降低，a错误;由图中电场线分布知，此电场为一负点电荷的电场线分布图,b错误；电场线密集处场强大，c错误，d正确

5、。四、等势面1定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。2等势面的特点(1)在所画等势面中，任意相邻两等势面上电势之差是相等的。(2）在同一等势面上移动电荷时,静电力不做功。（3）等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。（4）在空间没有电荷的地方两等势面不相交。（5）等势面可以是封闭的，也可以是不封闭的.(6)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方,等差等势面稀疏。选一选关于等势面，下列说法正确的是（ ）a电荷在等势面上移动时，由于不受静电力作用，所以说静电力不做功b在同一个等势面上各点的场强大小相等c两个不等电势的等势面可

6、能相交d若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小解析：选d等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，静电力不做功，但并不是不受静电力的作用，选项a错误；等势面上各点场强的大小不一定相等，等势面不可能相交，选项b、c错误;等差等势面的疏密反映了场强的大小,选项d正确。1.电场力做功正负的判断(1)根据电场力和位移的方向夹角判断：夹角为锐角电场力做正功，夹角为钝角电场力做负功。此法常用于匀强电场中恒定电场力做功情况的判断。(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断:夹角为锐角时电场力做正功,夹角为钝角时电场力做负功，电场力和瞬时速度方向垂

7、直时电场力不做功。此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况。(3）根据电势能的变化情况判断:若电势能增加，则电场力做负功;若电势能减少，则电场力做正功。(4）根据动能的变化情况判断（只受静电力）：根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功。2电势能增减的判断方法（1)做功判断法无论正、负电荷,只要静电力做正功，电荷的电势能一定减小；只要静电力做负功，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

8、减小。（3)电势判断法由公式epq，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。典型例题例1。将带电荷量为6106 c的负电荷从电场中a点移到b点,克服静电力做了3105 j的功，再从b点移到c点，静电力做了1.2105 j的功,求:(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点的电势为零，则该电荷在a点和c点的电势能分别为多少？解析（1)电荷从a移到b克服静电力做了3105 j的功，即wab3105 j，从b移到c的过程中静电力做了1。2105 j的功，即wbc1。2105

9、 j，整个过程电场力做功，即wacwabwbc3105 j1。2105 j1。8105 j电场力做负功，则电势能增加了1.8105 j。(2)如果规定a点的电势为零，则epa0由wabepaepb得epbepawab0（3105） j3105 j同理epcepawac0（1.8105) j1。8105 j(3)如果规定b点的电势为零，则epb0，电荷从电场中a点移到b点，克服静电力做了3105 j的功，若电荷从电场中的b点移到a点，则静电力要做3105 j的功，即wba3105 j所以wbaepbepaepaepbwba03105 j3105 j同理epcepbwbc01。2105 j1.21

10、05 j答案见解析即时巩固1多选如图所示，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的检验电荷依次放在三点上,关于它们所具有的电势能的正确说法是( ）a放上q时,它的电势能epaepbepcb放上q时,它的电势能epaepcd放上q时，它的电势能epaepbepbepc。放上q时,电荷从位置abc，外力需克服静电力做功，电荷的电势能应增大，即epa6。0104 j，所以肯定移过了m点，即p点位于m点右侧。这样，m、n、p三点电势的高低关系是nmp.答案nmp点评判断电势高低的技巧该题中m、n、p三点虽然不一定位于同一条电场线上，但完全可以假设其处于同一条直电场线上，根据电场

11、力做功情况把三点在该电场线上的大体位置确定下来,电势高低的关系便一目了然了。即时巩固2多选如图所示为一带电体的电场线，已知a、b、c为电场线上的点,其中a、b两点的电势关系为ab，分别用ea、eb表示a、b两点的电场强度,则下列说法正确的是（ ）aa、c两点所在的电场线方向由a指向cba、c两点所在的电场线方向由c指向aceaebda、c两点处在同一等势面上解析:选ac根据ab可知电场线方向由a指向c，a、c两点不能处在同一等势面上，a正确，b、d错误；由电场线的疏密可知eabcdabb，场强eaebb电势ab，场强eaebc将电荷量为q的正电荷从a点移到b点,静电力做正功，电势能减少d将电荷

12、量为q的负电荷从a点移到b点，电荷具有的电势能epaepb解析：选bc沿电场线方向电势逐渐降低，则ab，电场线密处电场强度大，则eaeb，故选项a错误,选项b正确;正电荷从a点移到b点，静电力做正功，选项c正确；负电荷从a点移到b点，静电力做负功,电势能增大，选项d错误。4多选下列关于电势高低的判断，正确的是( )a负电荷从p点移到m点，电势能增加，p点电势一定较低b负电荷从p点移到m点，电势能增加，m点电势一定较低c正电荷从p点移到m点，电势能增加，p点电势一定较低d正电荷从p点移到m点，电势能增加，m点电势一定较低解析：选bc负电荷从p点移到m点，电势能增加，静电力做负功，静电力方向由m点到p点，电场线方向由p到m，故m点电势较低，所以a错、b对;同理可得c对、d错。5将一个电荷量为1。0108 c的负电荷，从无穷远处移到电场中的a点，克服静电力做功2。0108 j,现将该电荷从a