高中物理教科版选修3-1：第一章 静电场 学案5

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1、学案5　电势能　电势与电势差[学习目标定位]1.理解电场力做功的特点，电场力做功与电势能变化的关系.2.理解电势能、电势的概念.3.掌握求两点间电势差的公式.4.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点．一、电场力做功的特点电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关，而与路径无关．这个结论适用于任意静电场．二、电势能Ep1．电荷在静电场中具有的势能叫做静电势能，简称电势能．电势能是由电荷和电场共有的．2．电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加．三、电势与电势差1．把电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值定义为电势，公式为φ＝，单位是伏特，符号是

2、V.2．电场中两点间电势之差叫电势差，UAB＝φA－φB.由此可知：场中某点的电势数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)时电场力所做的功．3．电场中电势值相等的各点构成的曲面，叫做等势面.一、电场力做功的特点[问题设计]图1(a)、(b)、(c)分别表示匀强电场(场强为E)中的＋q0电荷沿不同路径从A到B.图1(1)计算(a)、(b)、(c)三种情况下电场力做的功分别是多少？(2)通过计算你发现了什么？答案　(1)(a)中电场力做的功W＝Eq0d.(b)中在线段AC上电场力做的功W1＝q0E

3、AC

4、cosθ＝q0Ed.在线段BC上做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝q0E

5、d.(c)中在垂直于电场方向的各线段上电场力不做功，在沿着电场方向的各线段上电场力做功之和为W＝q0Ed.(2)通过计算发现，在匀强电场中沿不同路径由A运动到B，电场力做功相同，说明电场力做功与路径无关，只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关．[要点提炼]电场力做功的特点：(1)电场力对电荷所做的功，与电荷的电荷量以及初、末位置有关，与电荷经过的路径无关．(2)虽然此结论是从匀强电场中推导出来的，但也适用于任意静电场．二、电势能[问题设计]类比重力做功与重力势能变化的关系，电场力做正功，电势能如何变化？电场力做负功，电势能如何变化？电场力做功与电势能变化有怎样的数量关系？答案　

6、电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加．电场力做功的值等于电势能的变化量，即：WAB＝EpA－EpB.[要点提炼]1．电场力做功是电势能变化的量度，用公式表示为WAB＝EpA－EpB，即电场力做正功，电荷的电势能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加．2．电势能具有相对性，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．[延伸思考]　当正电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是减少？当负电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是减少？答案　正电荷顺着电场线运动时，电场力做正功，电势能减少．负电荷顺着电场线运动时

7、，电场力做负功，电势能增加．三、电势与电势差[问题设计](1)在图1中将电荷量分别为q、2q的电荷分别从A点移到B点，两电荷电势能的变化是否相同？电势能的变化与电荷量的比值是否相同？这个比值与电荷量有关吗？(2)若取B点电势为0，两电荷在A点的电势能分别为多大？电势能与电荷量的比值分别为多大？答案　(1)电势能的变化EpA－EpB＝WAB＝EqLcosθ与电荷量q成正比，故两电荷电势能的变化不同，但电势能的变化与电荷量的比值＝ELcosθ相同，即－＝定值，与电荷量q无关，只与A、B两点位置有关．(2)两电荷在A点的电势能EpA分别为qELcosθ、2qELcosθ.虽然电势能不同，但

8、与电荷量的比值相同，都为ELcosθ.[要点提炼]1．电势(1)表达式：φ＝.电场中某点的电势等于检验电荷在该点的电势能与电荷量的比值，与检验电荷q无关，取决于电场本身．(2)电势是标量，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低．(3)零电势点选取原则：一般选大地或无穷远处为零电势点，只有选取了零电势点才能确定某点的电势大小．(4)沿电场线方向，电势逐渐降低．2．电势差(1)电势差的计算公式：UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA.(2)电场力做功与电势差的关系：WAB＝qUAB或UAB＝.(3)电势差有正负，电势差的正负表示

9、电势的高低．[延伸思考]　电势的大小与零电势点的选取有关，电势差的大小与零电势点的选取有关吗？答案　无关．四、等势面[要点提炼]1．电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面．2．等势面的特点：(1)在等势面上移动电荷时，电场力不做功．(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面．(3)等势面密的地方，电场强度较强；等势面疏的地方，电场强度较弱．(4)任意两个等势面不相交．[延伸思考]　请大致画出点电荷、等量异号点电荷、