专题1.4 电势能和电势（导学案）-2019-2020学年上学期高二物理同步精品课堂（人教版选修3-1）

人教版 物理选修3-1第一章《静电场》 第四节 电势能和电势 导学案 【学习目标】　 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． 【自主预习】 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____________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________和________有关，与电荷__________无关． 二、电势能 1．电势能：电荷在________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_________．表达式：WAB＝________ 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________________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_________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_______． 2．公式：__________. 3．单位：国际单位制中，电势的单位是______，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____________ 5．电势的标量性：电势是_______，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_______． 6．电势的相对性：零电势点的规定原则，一般选_______或离场源电荷_________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_____________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____________(选填“做功”或“不做功”)． (2)等势面一定跟电场线_______，即跟电场强度的方向______． (3)电场线总是由___________的等势面指向_________的等势面． 【问题探究】 一、静电力做功与电势能 【阅读课本自主分析】　(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？ 【知识深化】 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． 【例1】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，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5 J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？ 二、电势 【阅读课本自主分析】　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点的距离为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ. (1)电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为多少？ (2)电势能与电荷量的比值是否相同？ (3)电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？ 【知识深化】 1．电势的相对性：电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有关．在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为零，在实际应用中常取大地的电势为零． 2．电场的固有性：电势φ是表示电场的能的性质的物理量，电场中某点的电势φ取决于电场本身，而与在该点是否放有电荷、电荷的电性及电荷量