2019-2020年高中物理第一章静电场第4节电势能电势与电势差教学案教科版选修3

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1、2019-2020年高中物理第一章静电场第4节电势能电势与电势差教学案教科版选修31．电势能是指电荷在电场中具有的势能，是能量的一种形式，由电荷和电场所共有。2．电场力做功与路径无关，电场力做的功等于电荷电势能的减少量。3．电势反映了电场的能的性质，某点电势与检验电荷无关，与场中位置有关。4．电势是相对的，电势差是绝对的。5．电场线的方向就是电势降落最快的方向。6．电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。一、电场力做功的特点和电势能1．静电力做功的特点(1)在匀强电场中，静电力做的功为：

2、W＝qEd，其中d为沿电场线方向的位移。(2)在电场中移动电荷时，静电力做的功与路径无关，只与始末位置有关。2．电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能。(2)静电力做功与电势能的关系①静电力做的功等于电势能的减少量，表达式为：WAB＝EpA－EpB。②电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力做的功。3．电势能和重力势能的对比理解电势能重力势能系统电荷和电场物体和地球大小的相对性电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时

3、重力做的功变化大小的量度静电力的功是电势能变化大小的量度，静电力做的功等于电势能的减少量重力的功是重力势能变化大小的量度，重力做的功等于重力势能的减少量对应力做功特点做功多少只与始、末位置有关，与经过的路径无关，且功等于势能的减少量二、电势与电势差1．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比值，叫做这一点的电势，用φ表示。(2)公式：φ＝。(3)单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特(V)，1V＝1J/C。(4)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正值和负值之分。(5)与电场线的关

4、系：沿着电场线方向电势逐渐降低。2．电势差(1)定义：电场中两点的电势之差。(2)定义式：UAB＝φA－φB＝－UBA。(3)性质：电势差是标量，其大小只与电场中两点的位置有关，与是否存在检验电荷无关。三、等势面1．定义电场中电势值相等的各点构成的曲面。2．特点(1)等势面是为了形象地描述电场的性质而假想的面，并不实际存在。(2)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功。(3)在电场线密集的地方，等差等势面密集，即电场强度大。在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏，即电场强度小。(4)电场线跟等势面垂直

5、，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。(5)同一电场的任意两等势面不相交。3．几种典型电场的等势面项目点电荷等量异种点电荷等量同种点电荷图形特点以点电荷为球心的一簇球面两簇对称的曲面两簇对称的曲面项目匀强电场形状不规则的带电导体图形特点垂直于电场线的一簇平面不规则曲面1．自主思考——判一判(1)重力做功与路径无关，而电场力做功与路径有关。(×)(2)电场力对电荷做正功时，电荷具有的电势能将减少。(√)(3)A电荷的电势能EpA＝3J，B电荷的电势能EpB＝－4J，则EpA＞EpB。(√)(4)等差等势面

6、的疏密可以表示电场的强弱。(√)(5)同一电荷在同一等势面上一定具有相同的电势能。(√)(6)电荷由高等势面移到低等势面，电场力做正功。(×)2．合作探究——议一议(1)电荷的电势能只能在大地或无穷远处为零吗？提示：零电势能位置的选取是任意的，但通常选取大地或无穷远处为零电势能位置。不论电荷为何种电性或电荷量有多大，电荷在零电势能位置的电势能都为零。(2)正电荷的电势能一定大于负电荷的电势能吗？提示：不一定。对正电荷，电势越高处电势能越大，电势越低处电势能越小；对负电荷，电势越高处电势能越小，电势越低处电势

7、能越大。(3)电势差的正负表示什么？UAB>0表示什么？UAB<0表示什么？电势的正负表示什么？φA>0说明了什么？提示：(1)电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低。(2)若UAB>0，则φA>φB。(3)若UAB<0，则φA<φB。(4)电势的正负表示比零电势点的电势高还是低。(5)φA>0说明A点电势高于零电势点电势。电场中的功能关系1．只有电场力做功的系统只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保持不变，它们之间的大小关系为：W电＝－ΔEp电＝ΔEk。2．只有电场力和重力做功的系统只发生

8、电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、重力势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为：W电＋WG＝－(ΔEp电＋ΔEp)＝ΔEk。3．多种力做功的系统多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形式能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为：W电＋W其他＝ΔEk。[典例]　(多选)如图141(a)，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子