第一章 第4节 电势能和电势（讲解课件）-2019-2020学年高中物理选修3-1【优化探究】同步导学案（人教版）

第4节　电势能和电势 学习目标 素养提炼 1.通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点． 2.将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系．认识电势能的相对性． 3.知道电势的定义方法及其定义公式、单位． 4.知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面. 2个特点——电场力做功特点、等势面的特点 3个概念——电势能、电势、等势面 2个公式——WAB＝EpA－EpB、φ＝ 授课提示：对应学生用书第13页 一、静电力做功的特点 1．静电力做功 在匀强电场中，静电力做的功W＝qE·lcos_θ，其中θ为电场力与位移之间的夹角． 2．特点 在静电场中移动电荷时，静电力做的功和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． [判断辨析] 　(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)电荷在电场中运动路程越长，静电力做功越多．(×) (3)在静电场中电荷运动了一段路程，电场力一定做功．(×) 二、电势能 1．概念 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，即WAB＝EpA－EpB. 3．电势能的确定 (1)先确定零电势能位置．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的电势能规定为零． (2)电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功．电势能是相对的． 三、电势 1．概念：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值． 2．公式和单位：电势的定义式为φ＝，单位是伏特，符号是V. 3．相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无限远处的电势为零，大地的电势为零．电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是标量． 4．与电场线关系：沿电场线的方向电势逐渐降低． 四、等势面 1．定义 电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面． 2．等势面与电场线的关系 (1)电场线跟等势面垂直． (2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面． [判断辨析] (1)在电势越高的地方，同一正电荷的电势能越大．(√) (2)电场线与等势面可能不垂直．(×) (3)两个等势面可以相交．(×) 授课提示：对应学生用书第13页 要点一　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？ 答案：(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． 1　电场力做功的计算[来源:Zxxk.Com] 　两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示．若此杆绕过O点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力做的功为(　　) A．0　　　　　　　　 B．qEl C．2qEl D.πqEl [思路点拨]　在匀强电场中由功的定义式计算电场力做功． [解析]　电荷量为＋q的小球受到的电场力水平向右，电荷量为－q的小