1.5 电势能与电势(Ⅱ)（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修3（粤教版）

第四节　电势能与电势(Ⅱ) 学习目标 素养提炼 1.知道电势的定义方法及其定义公式单位。 2．知道等势面的定义，并理解等势面的特点。 物理观念：电势、等势面。 科学思维：电势高低的判断方法。 科学探究：等势面与等高线的类比。 授课提示：对应学生用书第15页 一、电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比。 2．定义式：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．特点 (1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。 5．与电场线的关系：沿电场线方向电势逐渐降低。 [判断正误] 　(1)电势有正、负，是矢量。(×) (2)在匀强电场中沿电场线方向，电势降低最快。(√) (3)电荷具有电势能大的点，电势一定高。(×) (4)正的点电荷形成的电场，离电荷近处电势较低。(×) 二、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。 [思考] 　(1)当电荷从同一等势面上的A点移到B点时，电荷的电势能是否变化？电场力做功情况如何？ (2)为什么等势面一定跟电场线垂直？ 提示：(1)不发生变化；电场力不做功。 (2)在同一等势面上移动电荷时，电势能不变，所以静电力不做功，即静电力方向与等势面垂直，如果不垂直，电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就要做功，所以等势面一定跟电场线垂直。 授课提示：对应学生用书第16页 要点一　电势的理解与高低的判断 　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？ 提示：(1)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。 (2)电势能与电荷量的比值相同，都为Elcos θ。 (3)与试探电荷的电荷量无关。 1．电势的三个性质 特点 理解 相对性 电势是相对的，电场中某点的电势高低与电势零点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处，或地球表面选为零电势点 固有性 电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关 标量性 电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了电势零点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向 2.电势高低的判断方法 电场线法 沿电场线方向，电势越来越低 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 电势能 判断法 对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高 　如果把电荷量为q＝1.0×10－8 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4 J，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)电场力做负功，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，Ep∞＝0。 由W∞A＝Ep∞－EpA得EpA＝Ep∞－W∞A＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J 再由φA＝得φA＝1.2×104 V。 (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)1.2×10－4 J　1.2×104 V　(2)1.2×104 V 电势与电势能分析判断的三点注意 (1)计算电势和电势能时，一般要注意“＋”“－”号的代入。 (2)电势和电场强度由电场本身决定，与试探电荷q无关，但两者大小没有任何联系。而电势能由电势和电荷q共同决定，满足Ep＝qφ的关系。 (3)沿电场线电势一定降低，而电势能不一定减少。若为正电荷，沿电场线方向移动时电势能减少；若为负电荷，沿电场线方向移动时电势能增加。 1．将一正电荷从无穷远处移入电场中M点，电势能减少了8.0×10－9 J，若将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10－9 J，则下列判断正确的是(　　) A．φM＜φN＜0　　　　 B．φN＞φM＞0 C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞0 解析：取无穷远处电势为零，则正电荷在M点的电势能为－8×10－9