《第10章 1.电势能和电势》课件、同步练习、导学案

第一节电势能和电势第十章静电场中的能量温故知新1.功的计算：

2.重力的特点:（1）与路径无关，由初末位置的高度差来决定。

3.重力势能是相对的，须选定零势能参考面。重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加

新知导入一个试探电荷在电场中某点由静止释放，将如何运动?

+在电场力作用下电荷做加速运动，一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加什么能转换为动能的呢?新知导入

+

新知讲解把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？一、静电力做功的特点

+

电场力做功特点：静电力做功与路径无关，只与初末位置有关。对于非匀强电场也适用

新知讲解把正电荷从A点移到B一、静电力做功的特点

+

做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？把负电荷从A点移到B

-

新知讲解二、电势能电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。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。正电荷从B点移到A点时，静电力做负功，即电荷克服静电力做功，电荷的电势能增加。把正电荷从A点移到B

+

把正电荷从B点移到A

-

新知讲解二、电势能

1.电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。

2.电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小。

3.电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加。电场力做的功等于电势能变化量的负值

课堂练习

（2）电势能减小

电势能为负表示的物理意义是什么？

+

新知讲解二、电势能

1.通常把电荷在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电势能规定为零。

2.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。课堂练习将带电量为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？

新知讲解二、电势能

1.通常把电荷在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电势能规定为零。

2.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。

4.电势能是相对的，与零势能面的选择有关。

电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小

3.电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。电势能是标量新知讲解重力势能和电势能类比重力势能电势能重力：地球和物体之间存在的吸引力电场力：电荷之间的作用力

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作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加

合作讨论二、电势能（1）正电荷顺电场线移动，电势能如何变化？（2）负电荷顺电场线移动，电势能如何变化？（3）正电荷逆电场线移动，电势能如何变化？（4）负电荷逆电场线移动，电势能如何变化？尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异——存在两种电荷课堂练习下列说法中，正确的是（）A.把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加B.把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加C.把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加D.把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加BC课堂练习

新知讲解三、电势

【情景1】如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题：

（1）分别求出将+1C、+2C、+3C点电荷从A点移到O点电场力做功；（2）若规定O点为零势能面，分别求出三个点电荷在A点的电势能；（3）算出每个点电荷在A点的电势能与其电荷量的比值，并归纳有什么规律？

新知讲解三、电势在静电场中相对于同一个零势能面，不同的电荷在某个点的电势能与电荷量的比值是一个定值，我们把这个比值定义为电势。

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

3.单位：伏特(V)1V=1J/C新知讲解三、电势

【情景2】如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题：（1）求出将+1C点电荷从A点移到B点电场力做功；（2）若规定B点为零势能面，求出该点电荷在A点的电势能；（3）算出A点的电势，与上一例题中以O为零势能面时A点的电势相同吗？说明什么问题？

新知讲解三、电势在静电场中相对于同一个零势能面，不同的电荷在某个点的电势能与电荷量的比值是一个定值，我们把这个比值定义为电势。

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

3.单位：伏特（V）1V=1J/C

4.电势具有相对性，确定电势，应先规定电场中某处的电势为零。

通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零。课堂练习

课堂练习

小结：计算电势首先要规定零电势处，电势有正负，正、负分别表示该处的电势比零电势处电势高或低，而不是方向，因此电势是标量。

新知讲解三、电势

【情景3】如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题：（1）求出将+1C点电荷从B点移到O点电场力做功；（2）若规定O点为零势能面，求出点电荷在B点的电势能；（3）出B点的电势，并与A点的电势对比，分析沿电场线方向电势如何变化？

沿电场线方向电势降低！

课堂练习根据匀强电场的电场线来判断两点电势的高低：（1）M、N是匀强电场中同一条电场线上的两点，哪点电势高？（2）M、P是匀强电场中同一条电场线上的两点，AB是过M点与电场线垂直的直线，则

M、P两点哪点电势高？

课堂练习A、B为一对等量同种电荷连线上的两点（其中B为中点），C为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为q的负电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C，请分析在此过程中该电荷的电势能的变化情况。

++谢谢《第一节电势能和电势》同步练习必备知识自我检测一、静电力做功的特点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叫作电势能,可用Ep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,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。4.零电势能位置的规定:通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0,或把电荷在大地表面上的电势能规定为0。必备知识自我检测三、电势1.电场中某一点的电势:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫作该点的电势,即2.单位:伏特,符号为V。1V的物理意义:在电场中某一点,如果电荷量为1C的电荷在这点的电势能是1J,这一点的电势就是1V。

3.矢标性:电势是标量,但有正、负之分。4.沿着电场线方向电势逐渐降低。必备知识自我检测1.正误判断。(1)只有在带电体只受静电力作用的条件下,静电力做功才与路径无关。

(

)解析:无论带电体受不受其他力,静电力对带电体所做功均与路径无关。答案:×(2)负电荷沿电场线方向移动时,静电力做负功,电势能增加。

(

)解析:负电荷在电场中受力与电场线方向相反,沿电场线方向移动时,静电力做负功,因此电势能增加。答案:√必备知识自我检测(3)某电场中,带电物体在A点具有的电势能EpA=5J,在B点具有的电势能EpB=-8J,则EpA>EpB。

(

)解析:电势能是标量,正负表示电势能的大小,所以EpA>EpB。答案:√(4)某电场中,A点的电势φA=3V,B点的电势φB=-4V,则φA>φB。

(

)解析:电势是标量,正负表示电势的大小,所以φA>φB。答案:√必备知识自我检测解析:电势是电场本身的属性,定义式中q为试探电荷,电势与试探电荷q无关。答案:×(6)电荷在电势越高的位置电势能越大。

(

)解析:正电荷在电势越高处电势能越大,负电荷在电势越高处电势能越小。答案:×必备知识自我检测2.电场线分布如图所示,电场中a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb,电势分别为φa和φb,则(

)A.Ea>Eb,φa>φbB.Ea>Eb,φa<φbC.Ea<Eb,φa>φbD.Ea<Eb,φa<φb解析:电场线的疏密表示电场强度的大小,得Ea<Eb,所以A、B错。沿着电场线方向电势降低,所以C对,D错。答案:C探究一探究二

对静电力做功、电势能的理解

情景导引1.如图所示,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。(1)静电力做的功为多少?(2)若q沿折线AMB从A点移动到B点,静电力做的功为多少?(3)若q沿任意曲线从A点移动到B点,静电力做的功为多少?(4)由此可得出什么结论?2.(1)物体从高处向低处运动,重力做什么功?物体的重力势能如何变化?重力做功和物体的重力势能变化有什么关系?(2)正电荷顺着电场线移动,静电力做什么功?电荷的电势能如何变化?负电荷顺着电场线移动,静电力做什么功?电荷的电势能如何变化?电势能的变化与静电力做功有什么关系?随堂检测探究一探究二要点提示:1.(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|。(2)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|。(3)W=qE·|AM|。(4)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。2.(1)重力做正功

重力势能减少

WG=Ep1-Ep2(2)静电力做正功

电势能减少

静电力做负功

电势能增加

W电=Ep1-Ep2随堂检测探究一探究二知识归纳1.对静电力做功特点的理解(1)静电力对电荷所做的功,与电荷的初末位置有关,与电荷经过的路径无关。该结论适用于任何静电场。(2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动,无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用,无论静电力做正功还是做负功,静电力做功的特点不变。随堂检测探究一探究二随堂检测2.对电势能的理解

3.静电力做功与电势能变化的关系(1)静电力做的功等于电势能的减少量。表达式:WAB=EpA-EpB。探究一探究二实例引导例1(多选)如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两A.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,则该电荷电势能不变随堂检测探究一探究二解析:由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,所以正电荷从M点到N点,静电力做正功,电势能减少,故选项A正确,选项B错误;负电荷由M点到N点,克服静电力做功,电势能增加,故选项C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不做功,电势能不变,故选项D正确。答案:AD规律方法

(1)在正场源电荷Q产生的电场中,正电荷q离场源电荷Q越远电势能越小;负电荷-q离场源电荷Q越远电势能越大。(2)在负场源电荷-Q产生的电场中,正电荷q离场源电荷-Q越远电势能越大;负电荷-q离场源电荷-Q越远电势能越小。随堂检测探究一探究二变式训练1在电场中,把电荷量为4×10-9C的正点电荷从A点移到B点,克服静电力做功6×10-8J,以下说法中正确的是(

)A.电荷在B点具有的电势能是6×10-8JB.B点电势是15VC.电荷的电势能增加了6×10-8JD.电荷的电势能减少了6×10-8J解析:电荷在电场中某点的电势能具有相对性,只有确定了零势能点,B点的电势、电荷在B点的电势能才是确定的数值,故选项A、B错;由于电荷从A点移到B点的过程中是克服静电力做功6×10-8

J,故电荷电势能应该是增加了6×10-8

J,选项C对,选项D错。答案:C随堂检测探究一探究二对电势的理解及电势高低的判断

情景导引如图所示的匀强电场,电场强度为E,取O点为零势能点,A点距O点为l,AO连线与电场线的夹角为θ。(1)电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能为多少?(2)电势能与电荷量的比值各是多少?(3)对电场中的不同位置,这个比值一般不同,是由电场中这点的性质决定的。要点提示:由EpA-EpO=WAO=Eqlcos

θ,知电荷量为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为Eqlcos

θ、2Eqlcos

θ;电势能与电荷量的比值相同,都为Elcos

θ。随堂检测探究一探究二知识归纳1.对电势的理解随堂检测探究一探究二2.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)场源电荷判断法:离场源正电荷越近的点,电势越高;离场源负电荷越近的点,电势越低。(3)电势能判断法:正电荷在电势高处电势能大,负电荷在电势低处电势能大。随堂检测探究一探究二实例引导例2将电荷量为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3×10-5J的功,再从B点移到C点,静电力做了1.2×10-5J的功。(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?B点和C点的电势分别为多少?(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?A点和C点的电势分别为多少?随堂检测探究一探究二解析:(1)WAC=WAB+WBC=(-3×10-5+1.2×10-5)

J=-1.8×10-5

J。可见电势能增加了1.8×10-5

J。(2)如果规定A点的电势为零,由公式得该电荷在B点的电势能为EpB=EpA-WAB=0-WAB=3×10-5

J。同理,C点的电势能为EpC=EpA-WAC=0-WAC=1.8×10-5

J。两点的电势分别为随堂检测探究一探究二(3)如果规定B点的电势为零,则该电荷在A点的电势能为EpA'=EpB'+WAB=0+WAB=-3×10-5

J。C点的电势能为EpC'=EpB'-WBC=0-WBC=-1.2×10-5

J。两点的电势分别为答案:(1)增加了1.8×10-5J

(2)3×10-5J

1.8×10-5J

-5V

-3V

(3)-3×10-5J

-1.2×10-5J5V

2V随堂检测探究一探究二规律方法

(1)电势和电势能具有相对性,与零势点的选择有关。(2)φ=是电势的定义式。电场中某点处φ的大小是由电场本身决定的,与在该点处是否放入试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关。(3)由φ=求电势时,可将各物理量的“+”“-”直接代入计算,这样更方便。随堂检测探究一探究二随堂检测变式训练2如果把电荷量q=1.0×10-8C的电荷从无限远移到电场中的A点,需要克服静电力做功W=1.2×10-4J,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?解析:(1)静电力做负功,电势能增加,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,=0。(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。答案:(1)1.2×