【优化方案】高二物理 第1章第四节电势能 电势与电势差课件 教科

第四节电势能电势与电势差课标定位

核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第四节电势能电势与电势差课前自主学案课前自主学案一、电场力做功的特点在匀强电场中,电场力做功只与移动电荷的________以及____________的位置有关，而与_____无关，该结论也适用于任意静电场．二、电势能1．电势能：电荷在______中具有的势能叫做电势能．电荷量起点和终点路径电场2．静电力做的功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的_____量．若用WAB表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功，EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能，公式表达为：________________.减少WAB＝EpA－EpB3．电势能等于什么：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到________位置时所做的功．4．电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷________处的电势能规定为零，或把电荷在___________上的电势能规定为零．零势能无限远大地表面能单位正电荷该点参考点(零电势点)伏特(4)相对性：与电势能一样具有相对性，规定了零势点之后，才能确定电场中各点的电势．在物理学的理论研究中常取离场源__________或________的电势为零．(5)标量：只有大小没有方向，但有正负值，比零点高为____值，比零点低为____值．(6)判断电势高低的方法：________指向电势降低的方向．无限远处大地上正负电场线2．电势差(1)定义：电场中两点间______的差值.(2)电场中两点间的电势差与零电势点的选择______．(3)公式UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，可见UAB＝－UBA(4)电势差是______，可以是正值，也可以是负值，也叫______.(5)电势差的单位是______，符号是____.电势无关标量电压伏特V电势差路径核心要点突破一、电电势能能和重重力势势能的的对比比理解解两种势能比较内容电势能重力势能系统电荷和电场物体和地球大小的相对性电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功两种势能比较内容电势能重力势能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提醒：：静电电力做做功和和重力力做功功尽管管有很很多相相似特特点，，但因因地球球产生生的重重力场场只会会对物物体产产生引引力，，但电电场对对电场场中的的电荷荷既可可产生生引力力，也也可产产生斥斥力，，所以以计算算电场场力的的功时时要注注意电电荷的的电性性、移移动的的方向向、场场强的的方向向等，，以便便确定定功的的正负负和电电势能能的变变化情情况．．即时应应用(即时突突破，，小试试牛刀刀)1.带电粒粒子以以速度度v0沿竖直直方向向垂直直进入入匀强强电场场E中，如图图1－4－1所示，经经过一段段时间后后，其速速度变为为水平方方向，大大小仍为为v0，则一定定有()图1－4－1A．电场力力与重力力大小相相等B．粒子运运动的水水平位移移大小等等于竖直直位移大大小C．电场力力所做的的功一定定等于重重力所做做的功D．电势能能的减少少量一定定等于重重力势能能的增加加量解析：选选ABD.带电粒子子在竖直直方向只只受重力力作用，，向上做做匀减速速直线运运动，水水平方向向上受电电场力作作用，向向右做匀匀加速直直线运动动，由于于速度变变化量和和时间相相等，故故位移和和力的大大小相等等，A、B正确．电电场力做做正功，，重力做做负功，，大小相相等，所所以C错．电场场力做正正功时，，电势能能减少；；重力做做负功时时，重力力势能增增加，且且变化量量大小相相等，D正确．可可知应选选A、B、D.二、对电电势的理理解1．电势的的相对性性(1)电势是相相对的，，只有先先确定了了零电势势的位置置，才能能确定其其他点的的电势．．(2)电场中某某点的电电势跟零零电势位位置的选选择有关关．(3)实际问题题中，常常选取无无限远处处电势为为零，还还常取大大地电势势为零．．2．电势是是标量(1)电势是标标量，只只有大小小，没有有方向．．(2)电势有正正、负，，正值表表示该点点电势比比零电势势高，负负值表示示该点电电势比零零电势低低．(3)当规定了了无限远远处为零零电势时时，正电电荷产生生的电场场中各点点的电势势均为正正值，且且越靠近近正电荷荷的地方方电势越越高．负负电荷形形成的电电场则相相反．3．电势和和电场强强度的关关系电势φ电场强度E物理意义描述电场的能的性质描述电场的力的性质大小(1)电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置(零电势点)间的电势差(2)φ＝Ep/q，φ在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能(1)电场中某点的场强等于放在该点的点电荷所受到的电场力F跟点电荷电荷量q的比值(2)E＝F/q，E在数值上等于单位正电荷在该点所受到的静电力电势φ电场强度E矢标性标量矢量单位V/mN/C联系(1)电势沿着电场强度的方向降低(2)大小之间不存在任何关系，电势为零的点，场强不一定为零；电势高的地方，场强不一定大；场强为零的地方，电势不一定为零；场强大的地方，电势不一定高特别提醒醒：当涉涉及φ、Ep、q三者关系系的问题题时，一一定要考考虑三者者的正负负号问题题．4．电势和和电势能能的区别别和联系系电势φ电势能Ep物理意义反映电场的能的性质的物理量电荷在电场中某点所具有的电势能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，跟点电荷q无关电势能大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的大小电势沿电场线逐渐下降，取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值；某点的电势低于零者，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即时应用用(即时突破破，小试试牛刀)2.如图1－4－2所示，关关于电场场中的A、B两点，下下列说法法中正确确的是()图1－4－2A．电势φA＞φB，场强EA＞EBB．电势φA＞φB，场强EA＜EBC．将＋q电荷从A点移到B点静电力力做了正正功D．将－－q电荷分分别放放在A、B两点时时具有有的电电势能能EpA＞EpB解析：：选BC.由于B处电场场线密密集，，所以以场强强EA<EB；沿电电场线线电势势降低低，所所以电电势φA＞φB.B选项正正确．．将＋＋q电荷从从A点移到到B点静电电力做做了正正功．．C选项正正确．．负电电荷在在电势势高的的A点具有有的电电势能能反而而少，，所以以EpA＜EpB，D选项错错误．．三、对对电势势能的的理解解1．静电电力做做功与与电势势能变变化的的关系系静电力力对电电荷做做了功功，电电势能能就发发生变变化，，静电电力对对电荷荷做了了多少少功，，就有有多少少电势势能转转化为为其他他形式式的能能，电电荷克克服静静电力力做了了多少少功，，就有有多少少其他他形式式的能能转化化为电电势能能，也也就是是说，，静电电力做做的功功是电电势能能转化化为其其他形形式的的能的的量度度，静静电力力做的的功等等于电电势能能的减减少量量，即即WAB＝EpA－EpB.即静电力做做正功，电电荷电势能能一定减少少，静电力力做负功，，电荷电势势能一定增增加．2．电势能的的大小和计算重力力势能一样样，必须取取参考点，，也就是说说，电势能能的数值是是相对于参参考位置来来说的，所所谓参考位位置，就是是电势能为为零的位置置，参考位位置的选取取是人为的的，通常取取无限远处处或大地为为参考点．．设电荷在电电场中某点点A的电势能为为EpA，移到参考考点O电场力做功功WAO，即WAO＝EpA－EpO，规定O为参考点时时，就有EpO＝0，所以EpA＝WAO.即电荷在电电场中某点点的电势能能的大小等等于把电荷荷从该点移移到电势能能为零的点点的过程中中电场力所所做的功．．3．电势能是是标量，有有正负，无无方向，电电势能为正正值表示高高于零电势势能，负值值表示低于于零电势能能．即时应用(即时突破，，小试牛刀刀)3.下列说法中中正确的是是()A．无论是正正电荷还是是负电荷，，从电场中中某点移到到无穷远处处时，电场场力做的正正功越多，，电荷在该该点的电势势能就越大大B．无论是正正电荷还是是负电荷，，从电场中中某点移到到无穷远处处时，电场场力做的正正功越少，，电荷在该该点的电势势能越大C．无论是正正电荷还是是负电荷，，从无穷远远处移到电电场中某点点时，克服服电场力做做功越多，，电荷在该该点的电势势能越大D．无论是正正电荷还是是负电荷，，从无穷远远处移到电电场中某点点时，电场场力做功越越多，电荷荷在该点的的电势能越越大解析：选AC.无穷远处的的电势能为为零，电荷荷从电场中中某处移到到无穷远时时，若电场场力做正功功，电势能能减少，到到无穷远处处时电势能能减为零,电荷在该点点的电势能能为正值，，且等于移移动过程四、对电势势差与电势势关系的理理解电势φ电势差U联系数值关系UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA单位相同，均是伏特(V)，常用还有kV，mV等标矢性都是标量，但均具有正负物理意义均是描述电场能的性质的物理量特别提醒：：(1)讲电势差，，必须明确确是哪两点点的电势差差．A、B间的电势差差记为UAB，而B、A间的电势差差记为UBA，UBA＝φB－φA＝－(φA－φB)＝－UAB.(2)电势势差差的的正正负负表表示示电电场场中中两两点点电电势势的的相相对对高高低低，，若若UAB>0，则则φA＞φB，若若UAB<0，则则φA＜φB；电电势势的的正正负负表表示示比比零零电电势势点点的的电电势势高高还还是是低低即时时应应用用(即时时突突破破，，小小试试牛牛刀刀)4.在电电场场中中，，A、B两点点间间的的电电势势差差UAB＝75V，B、C两点点间间的的电电势势差差为为UBC＝－－200V，则则A、B、C三点点电电势势高高低低关关系系为为()A．φA>φφB>φφCB．φA<φφC<φφBC．φC>φφA>φφBD．φC>φφB>φφA解析析：：选选C.因为为UAB＝φA－φB＝75V＞0，所所以以φA＞φB.又UBC＝φB－φC＝－－200V＜0，所所以以φB＜φC.又UAC＝UAB＋UBC＝75V＋(－200V)＝－－125V＜0，所所以以φA＜φC.则φC＞φA＞φB.故正正确确答答案案为为C.2．电(1)WAB＝qUAB，既适用于匀强电场，又适用于非匀强电场．(2)W＝qEd适用于匀强电场，公式中d表示初末位置间沿电场线方向的距离．(3)WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp，适用于任何电场．以上三个公式可以互相导出，应用时注意它们的适用条件，根据具体情况灵活选用公式．3.各物物理理量量的的符符号号问问题题：：(1)WAB、UAB、q均可可正正可可负负，，WAB取正正号号表表示示静静电电力力做做正正功功，，UAB取正正号号表表示示φA＞φB，q取正号表示试试探电荷为正正电荷．WAB取负号表示静静电力做负功功，UAB<0表示φA＜φB，q取负号表示试试探电荷为负负电荷．(2)涉及W、U、q三者关系的计计算时，可将将各量的正负负号及数值一一并代入进行行计算，也可可以各物理量量都取绝对值值，电场力做做功的正负要要根据电荷的的移动方向及及所受电场力力的方向的具具体情况来确确定，电势差差的正负要看看在电场中的的始末位置及及场强方向．．C．若将1C正电荷从A点移到B点，静电力做做1J的功，则两点点间的电势差差为1VD．若电荷由A点移到B点的过程中，，除受静电力力外，还受其其他力的作用用，则电荷电电势能的变化化就不再等于于静电力所做做的功如图1－4－3所示，某区域域电场左右对对称分布，M、N为对称线上的的两点，下列列说法正确的的是()图1－4－3课堂互动讲练类型一电势高低及电势能增减的判断例1A．M点电势势一定定高于于N点电势势B．M点场强强一定定大于于N点场强强C．正电电荷在在M点的电电势能能大于于在N点的电电势能能D．将电电子从从M点移动动到N点，电电场力力做正正功【思路点点拨】由电场场线的的分布布和方方向可可以确确定电电场强强度的的大小小和方方向，，电势势的高高低，，结合合试探探电荷荷的电电性及及移动动才能能确定定电势势能的的大小小和电电场力力做功功情况况．【精讲精精析】沿电场场线方方向，，电势势降低低，所所以M点电势势一定定高于于N点电势势，A正确；；电场场线的的疏密密程度度表示示电场场的强强弱，，由题题图可可知，，M点场强强一定定小于于N点场强强，B错；正正电荷荷q在M点的电电势能能EpM＝qφM，在N点的电电势能能EpN＝qφN，由于于φM＞φN，所以以EpM＞EpN，C正确；；电子子在电电场中中受电电场力力的方方向沿沿NM指向M，故从从M移动到到N，电场场力做做负功功，D错误．．【答案】AC【规律总总结】电势高高低及及电势势能增增减的的判断断方法法：(1)沿电场场线方方向电电势越越来越越低；；(2)电场场力力做做正正功功电电势势能能减减小小，，电电场场力力做做负负功功电电势势能能增增加加．．变式式训训练练1如图图1－4－4所示示，，A、B、C为电电场场中中同同一一电电场场线线上上的的三三点点．．设设电电荷荷在在电电场场中中只只受受电电场场力力作作用用，，则则下下列列说说法法中中正正确确的的是是()图1－4－4A．若若在在C点无无初初速速地地释释放放正正电电荷荷，，则则正正电电荷荷向向B运动动，，电电势势能能减减少少B．若若在在C点无无初初速速地地释释放放正正电电荷荷，，则则正正电电荷荷向向B运动动，，电电势势能能增增加加C．若若在在C点无无初初速速地地释释放放负负电电荷荷，，则则负负电电荷荷向向A运动动，，电电势势能能增增加加D．若若在在C点无无初初速速地地释释放放负负电电荷荷，，则则负负电电荷荷向向A运动，电势能能不变解析：选A.若在C点释放正电荷荷，由于它只只受到向右的的电场力，故故电荷在电场场力作用下沿沿直线由C向B运动，电场力力做正功，电电势能减少，，A对，B错．若从C点释放负电荷荷，电荷在向向左的电场力力作用下由C向A运动,电场力做正功功,电势能减少，，C、D错．如果把q＝＋1.0×10－8C的电荷从无穷穷远处移到电电场中的A点，需要克服服电场力做功功W＝1.2×10－4J，那么：(1)q在A点的电势能和和A点的电势各是是多少？(2)q在未移入电场场前A点的电势是多多少？【思路点拨】由W＝Ep∞－EpA，可计算出EpA，根据A点的电势能可可求出A点的电势．类型二电势、电势能的计算例2【答案】(1)1.2×10－4J1.2×104V(2)1.2×104V【规律总结】(1)电势和电势能能都具有相对对性，与零势势面的选择有有关．(2)由φ＝Ep/q求电势时可得得各量的“＋变式训练2将带电荷量为为6×10－6C的负电荷从电电场中的A点移到B点，克服电场场