10.1 电势能 电势-2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019必修第三册）

10.1 电势能 电势 课程标准 学习目标 知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势的含义。 1．知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化之间的关系. 2．理解电势能、电势的概念，知道电势、电势能的相对性． 3．经历电势能和电势概念的的生成过程。利用类比方法，研究静电力做功和电势能变化的关系。 知识点一、静电力做功的特点 电势能 静电力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时，静电力所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． 电势能 1．定义：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变化量．表达式：WAB＝EpA－EpB. (1)静电力做正功，电势能减少； (2)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所做的功． 4．对电势能的理解 (1)系统性：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的电势能． (2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关．确定电荷的电势能，首先应确定参考点． (3)电势能是标量，有正负但没有方向． (4)电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零电势能位置时静电力所做的功． 知识点二、电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比． 2．公式：φ＝. 3．单位：在国际单位制中，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：沿着电场线方向电势逐渐降低． 5．电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电势，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0. 6．电势是标(填“矢”或“标”)量，只有大小，没有方向． 【注意点】 1．对公式φ＝的理解 (1)φ取决于电场本身，与该点是否放有电荷，电荷的电性，电荷的电荷量等无关． (2)公式中的Ep、q均需代入正负号． 2．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0，在实际应用中常取大地的电势为0. 3．电势虽然有正负，但电势是标量．在同一电场中，电势为正值表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势，正负号不表示方向．在同一电场中，正电势一定高于负电势，如果规定无穷远处的电势为零，则正点电荷产生的电场中各点的电势都为正值，负点电荷产生的电场中各点的电势都为负值，且越靠近正点电荷的地方电势越高，越靠近负点电荷的地方电势越低． 4．电势高低的判断方法 (1)电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低． (2)公式法：由φ＝知，对于同一正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于同一负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高． 5．电势与电势能的区别与联系 项目 电势φ 电势能Ep 物理意义 反映电场的能的性质的物理量 反映电荷在电场中某点所具有的能量 相关因素 电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷q无关 电势能的大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的 大小 电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，则为负值 正点电荷(＋q)：电势能的正负跟电势的正负相同 负点电荷(－q)：电势能的正负跟电势的正负相反 单位 伏特V 焦耳J 联系 φ＝或Ep＝qφ，二者均是标量 6．两等量点电荷的连线上及连线的中垂线上各点电势的高低情况 两等量正电荷 两等量负电荷 等量异种电荷 连线上 中点处电势最低 中点处电势最高 从正电荷向负电荷电势逐渐降低 连线的 中垂线上 与连线交点处电势最高 与连线交点处电势最低 中垂线为等势线 从中点沿中 垂线向两侧 电势逐渐降低 电势逐渐升高 电势不变 连线上和中 垂线上关于 中点对称的 点 电势相等 电势相等 中垂线上等势，连线上与零电势点差值相等，一正一负 [例题1] （多选）下列说法中，正确的是（　　） A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越多，电荷原来的电势能越大 B．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越多，电荷原来的电势能越小 C．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，静电力做的负功越多，电荷在该点的电势能越大 D．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，静电力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大 [例题2] 某电场的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＞φb B．Ea＞Eb，φa＜φb C．Ea＜Eb