2022届湖南人教版学海导航新课标高中总复习（第1轮）物理 说课一等奖-课件

第3讲电场的能的性质

1．电场力做功特点及其与电势能变化的关系

(1)电场力做功只与始末位置

有关

，与路径

无关

.(2)电场力做功与电势能变化的关系：电势能的变化由电场力做功唯一决定．电场力做功等于电荷电势能增量的

负值

.电场力做正功，电势能

减小

；克服电场力做功，电势能

增大

.在只有电场力做功的情况下，电场力做功的过程是

电势能

和

动能

相互转化的过程．WAB＝－ΔEp＝ΔEk2．电势能Ep(1)定义：因电场对电荷有

作用力

而产生的由电荷

相对位置

决定的能量叫电势能．

(2)电势能是

标量

，具有

相对性

，通常取无穷远处或

大地为电势能的零点．

(3)电势能大小的计算①电荷在电场中某一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．②用电场力做功是电势能变化的量度来计算：电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，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．③用EpA＝qφA来计算，计算时务必严格带符号运算，Ep的正、负表示电势能的大小，不代表方向，Ep没有方向．

(4)正电荷在电势

高

处电势能大；负电荷在电势

高处电势能小．(4)电势具有相对性，是标量，其正负只表示比零电势高还是低．通常取无限远或地球的电势为零．

(5)电势高低判断：顺着电场线方向电势越低，电场线方向是电势降低最快的方向．

(6)电势的唯一性和固定性：电场中某点的电势在选取零势面前提下是唯一的，与是否放入电荷无关

.它决定于电场的源电荷及空间位置．4．等势面

(1)定义：电场中电势相等的点构成的面．

(2)意义：用等势面来表示电势的高低．

(3)等势面的特点：①同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功；②等势面一定跟电场线垂直；③电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面；④等势面密的地方电场线强度较大

.

1．电场强度，电势，电场线，等势面之间有什么联系？解答：(1)电场线与电势的联系：沿着电场线方向，电势越来越低；电场线方向是电势降低最快的方向．

(2)电场线与等势面的联系：电场线越密的地方，等势面也越密，电场线与通过该处的等势面垂直．

(3)电场强度数值与电势数值无直接关系，场强大的地方电势不一定高；场强大小相等的各点电势不一定相等，场强为零的电势不一定为零；反之也一样．

2．如何判断电势的高低，电势能的大小、正负？

解答：(1)根据场源电荷判断：离正的场源电荷越近，电势越高，正检验电荷的电势能(为正值)越大，负检验电荷的电势能(为负值)越小；离负的场源电荷越近，电势越低，正检验电荷的电势能(为负值)越小，负检验电荷的电势能(为正值)越大．

(2)根据电场线判断：顺着电场线的方向，电势逐渐降低，正检验电荷(或负检验电荷)的电势能减少(增加)；逆着电场线方向，电势逐渐升高，正检验电荷(负检验电荷)的电势能增加(减少)．

(3)根据电场力做功判断：电场力对正电荷做正功时，正电荷由高电势(电势能大)的点移向低电势(电势能小)的点；电场力对负电荷做正功时，负电荷由低电势(电势能大)的点移向高电势(电势能小)的点．电场力做负功时，与上述情况相反．3．怎样计算电场力做功？解答：(1)由功的定义式W＝F·l来计算，式中F为恒力，仅在匀强电场中使用．

(2)用电场力做功与电势能变化的关系来计算，即WAB＝EpA－EpB或者WAB＝－ΔEp.(3)用WAB＝qUAB来计算，只与始末位置的电势差有关，该式适用于一切电场．计算时：一是严格带符号运算，功的正、负表示电场力做功的正、负；二是只取绝对值进行计算，功的正、负借助于力与移动方向间关系确定．

(4)用动能定理来计算，W电＋W其他＝ΔEk.

1．电场线与等势面的应用

例1：(2010·山东)某电场的电场线分布如图6­3­1所示，以下说法正确的是(

)

A．c点场强大于b点场强

B．a点电势高于b点电势

C．若将一试探电荷＋q

由a点释放，它将沿电场线运动到b点

D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小

解析：根据电场线的疏密和方向可判断，A错，选项B正确；若将一试探电荷＋q由a点释放，由力与运动的关系可知，它的运动轨迹不会与电场线重合，选项C错；将试探电荷＋q由a移至b的过程中，原电场对试探电荷的作用力与在d点固定的点电荷－Q对试探电荷的作用力均做正功，试探电荷的电势能减小，D正确．答案：BD答案：B

方法点拨：在匀强电场中，沿任意一条直线方向，电势的降落都是均匀的．换一句话说，在同一条直线上任意等距的两点之间的电势差都相等．依据这一规律可以很方便地寻找等势点，确定等势面．D3．图象问题

例3：(2010·江苏卷)空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图6­3­5所示．下列说法正确的是(

)A．O点的电势最低

B．x2点的电势最高

C．x1和－x1两点的电势相等

D．x1和x3两点的电势相等

解析：可画出电场线，如下：沿电场线电势降落(最快)，所以O点电势可能最高，也可能最低，A、B错误；根据U＝Ed，电场强度是变量，U可用图象面积表示，所以C正确；x1、x3两点电场强度大小相等，电势不相等，D错误．答案：C

方法点拨：对于图象类问题，关键是理解图象的物理意义，挖掘图象的物理内涵．例如，电场强度E随x变化的图象反映了x轴上任意一点电场强度的大小和方向．其中E的绝对值反映了电场强度的大小，E的正负反映了电场强度的方向；电势随x变化的图象反映了x轴上任意一点电势的大小．包括电势的正负也是反映电势的大小(电势没有方向)，图象上某一点的切线的斜率则反映了该点电场强度的大小和方向．

变式训练3：(2009·江苏)空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图6­3­6所示，x轴上B、C两点电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx，下列说法中正确的有()A．EBx的大小大于ECx的大小

B．EBx的方向沿x轴正方向

C．电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大

D．负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功，后做负功AD

4．电场力做功与带电体的能量问题例4：如图6­3­7所示，固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷，电荷量均为Q，其中A带正电，B带负电，DC是它们连线的垂直平分线，A、B、C三点构成一边长为d的等边三角形，另有一个带电小球E，质量为m，电荷量为＋q(可视为质点)，被长为L的绝缘轻质细线悬挂于O点，O点在C点的正上方，现把小球E拉起到M点，使细线水平绷直且与A、B、C处于同一竖直面内，并由静止开始释放，小球向下做圆周运动到最低点C时，速度为v，已知静电力恒量为k，若取D点的电势为零，求：(1)在A、B所形成的电场中，M点的电势．(2)绝缘细线在C点所受到的拉力FT.

方法点拨：电场力做功的特点是与路径无关，公式W＝qU对任何电场都适用．带电体在电场中的能量主要包括动能、重力势能和电势能．要明确各类能量变化的决定因素：动能的变化由外力做的总功决定；重力势能的变化由重力做功决定；电势能的变化由电场力做功决定．在只有电场力做功的情况下，带电体的动