2019-2020年高中物理 第一章 静电场 1.4 电势能和电势学案 新人教版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理第一章静电场1.4电势能和电势学案新人教版选修3-1[学习目标]1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化的关系.2.理解电势能、电势的概念，能根据电场线判断电势高低.3.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点．任务一：完成下列两个问题，总结并写出静电力做功特点。1．如图1所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？图1答案　静电力F＝qE，静电力与位移夹角为θ，静电力对试探电荷q做的功W＝F·

2、AB

3、

4、cosθ＝qE·

5、AM

6、.在线段AM上静电力做的功W1＝qE·

7、AM

8、，在线段MB上静电力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·

9、AM

10、.2．若q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论．答案　W＝qE·

11、AM

12、.电荷在匀强电场中从不同路径由A运动到B，静电力做功相同．说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关．总结静电力做功的特点1．静电力做功的特点：静电力对某电荷所做的功，与该电荷的电荷量有关，与电荷经过的路径无关，与电场是否是匀强电场也无关．2．静电力做功与重力做功相似，只要初、末位置确定了，移

13、动电荷q做的功就是确定值．任务二：仔细阅读课本，完成下列问题。类比重力做功与重力势能变化的关系，静电力做正功，电势能如何变化？静电力做负功，电势能如何变化？静电力做功与电势能变化有怎样的数量关系？答案　静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加．静电力做功的值等于电势能的变化量，即：WAB＝EpA－EpB.总结电势能特点：1．电势能：由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能，可用Ep表示．2．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

14、电势能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加．3．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做的功．4．电势能具有相对性．电势能零点的规定：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．当正电荷顺着电场线运动时，静电力做什么功？电势能是增加还是减少？当负电荷顺着电场线运动时，静电力做什么功？电势能是增加还是减少？答案　正电荷顺着电场线运动时，静电力做正功，电势能减少．负电荷顺着电场线运动时，静电力做负功，电势能增加．任务三：阅读课本，完成下列问题。1.如图2所示的匀强电场，场强为

15、E，取O点为零势能点，A点距O点为l，AO连线与电场线的夹角为θ.电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能为多少？电势能与电荷量的比值各是多少？图2答案　由EpA－EpO＝WAO＝Eqlcosθ，知电荷量为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为Eqlcosθ、2Eqlcosθ；电势能与电荷量的比值相同，都为Elcosθ.总结提高：1．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．如果用φ表示电势，用Ep表示电荷q的电势能，则φ＝，单位为伏特，符号为V.2．电势的标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之

16、分，电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低．3．电势的相对性：零电势点的选取原则：一般选大地或无限远处为零电势点，只有选取了零电势点才能确定某点的电势大小．4．电势是描述电场性质的物理量，决定于电场本身，与试探电荷无关．5．判断电势高低的方法：(1)利用电场线：沿着电场线方向电势逐渐降低(此为主要方法)；(2)利用公式φ＝判断，即在正电荷的电势能越大处，电势越高，负电荷电势能越大处，电势越低．任务四：阅读课本，完成下列问题。1．类比地图上的等高线，简述什么是等势面？答案　电场中电势相等的点构成的面．2．为什么等势面一定跟电场

17、线垂直？答案　在同一等势面上移动电荷时，电势能不变，所以电场力不做功，即电场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．总结提高：1．电场中电势相同的各点构成的面叫等势面．2．等势面的特点：(1)在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功．(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、等量同号

18、点电荷和匀强电场的等势面．简述它们的特点？答案　(1)点电荷的等势面：点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面．(2)等量异号点电荷的等势面：等量异号点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线．(3)等量同号点电荷