人教版选修3-1　第一章静电场第4节电势能和电势 导学案

高二物理选修3-1第一章静电场第四节电势能和电势导学案及课后检测 【教学目标】 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。 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．知道电势的定义，知道电场线一定垂直等势面。 【教学重点】电势能、电势概念的理解 【教学难点】电势能、电势概念的理解 【教学过程】 知识点一：静电力做功的特点 知识回顾： （1）重力做功的特点：重力做功与路径无关。 （2）重力势能的变化与重力做功的关系：重力做的功等于重力势能的减少量。 静电力做功与电势能的关系与此类似 1．分析试探电荷q在场强为E的匀强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功情况。 （1）q沿直线从A到B，电场力做功W=F·｜AB︳cosθ=qE ·｜AM︳ （2）q沿折线从A到M、再从M到B，电场力做功W= qE ·｜AM︳ （3）q沿任意曲线ANB到B，电场力做功W= qE ·｜AM︳ 2．在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。 3．这是根据匀强电场推出来的，但同样适用于非匀强电场。 4．若只有静电力做功，则电势能和动能相互转化，总量保持不变。 知识点二：电势能 1．电势能定义： 。 2．静电力做功与电势能变化的关系： （1）静电力做正功时，电荷的电势能减少；静电力做负功时，电荷的电势能增加；静电力做的功等于电势能的减少量。若电荷在电场中从A点运动到B点，则WAB＝EpA－EpB。 （2）静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值。 3．电势能具有相对性。 （1）电荷在电场中某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力所做的功。 （2）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。 （3）电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差或电场力做功与零电势能点的选取无关。 4．电势能是标量。电势能有正、负之分，当电荷的电势能为正值时，它就比在零电势能位置的电势能大；为负值时，它就比在零电势位置的电势能小。 5．电势能特性： （1）电势能的变化是通过静电力做功实现的，重力势能的变化是通过重力做功实现的。 （2）在同一电场中，同样从A点到B点，移动正电荷与移动负电荷，电场力做功和电荷的电势能的变化都是相反的。 （3）静电力做功的正负判断请熟记，顺着电场线的方向移动正电荷电场力做正功，电势能减少。 例题：在电场中把一个电荷量为6×10-6C的负电荷从A点移到B点，克服静电力做功3×10-5J，则电荷从A到B的过程中，电势能变化了多少？是增加还是减少？若规定电荷在B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大？ 知识点三：电势 1．电势的定义： 。 2．电势定义式： 3．在国际单位制中，电势的单位是 ，意义： 4．电势是 ，只有大小，没有方向。 5．沿着电场线方向，电势逐渐降低。电场强度的方向是电势降低最快的方向。 6．电势的特性： （1）电势的相对性。电势是相对的，只有先确定了零电势点的位置，才能确定其他点的电势，电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关，在理论研究中，对不是无限大的带电体产生的电场，选择无限远处的电势为0；实际问题中，常选取无限远处或大地的电势为零。 （2）电势的固有性。电势φ是表示电场能的性质的一个物理量，电场中某点处φ的大小是由电场本身决定的，与在该点处是否放入试探电荷及电荷的电性和电荷量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如前面学过的电场强度E＝F/q。 （3）电势是标量。在规定了电势零点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势高于零电势，负值表示该点电势低于零电势。显然，电势的正、负只表示大小，不表示方向。（4） 7．电势能与电势的区别与联系 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，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