1.4 电势能和电势（课件+word）-《优化指导》2019版新课标同步课堂物理（人教版选修3-1）

第4节　电势能和电势 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． [对应学生用书P12] 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＝qElcos 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. 表达式：WAB＝EpA－EpB. 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＝. 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. (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． ◎[来源:学,科,网Z,X,X,K] 1．判断正误 (1)在静电场中沿电场线方向移动正电荷时，静电力做正功．(√) (2)在静电场中电荷运动了一段路程，电场力一定做功．(×) (3)在电势越高的地方，同一正电荷的电势能越大．(√) (4)电场线与等势面可能不垂直．(×) 2．探究思考 如图，试探电荷q沿匀强电场的电场线，由A运动到B.请判断该过程中电势能如何变化？ 基于你的结果，你能总结出判断电势能大小的方法吗？ 提示　静电力做正功、电势能减少，静电力做负功、电势能增加． [对应学生用书P13] 探究点一　静电力做功与电势能 (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，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？ (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？ 提示　(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． 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)WAB＝EpA－EpB. 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． 将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，电场力做了1.2×10－5 J的功，求： (1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？[来源:学&科&网] (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？ [思路点拨]　解答本题时要掌握以下两点： (1)电势能的改变量对应电场力做功． (2)电荷在某点具有的电势能