2018-2019学年高中物理第一章静电场第4节电势能和电势学案新人教版选修3

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1、第4节　电势能和电势　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的特点．　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．知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面．一、静电力做功的特点1．特点：与路径无关，只与起始位置和终止位置有关，静电力做功与重力做功相似．2．匀强电场电场力做功：在匀强电场中，电场力做功W＝qE·d，其中d为沿场强方向的位移，不一定是被移动电荷的实际位移．二、电势能1．

2、概念：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减少量，WAB＝EpA－EpB．电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加．3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功．4．零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地表面上的电势能规定为零．三、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．2．公式：φ＝，单位：伏特；符号：V．3．矢标性：电势是标量，仅有大小没

3、有方向．4．与电场线关系：沿着电场线方向电势逐渐降低．四、等势面1．定义：电场中电势相等的各点构成的面叫做等势面．2．等势面与电场线的关系(1)电场线跟等势面垂直．(2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．判一判　(1)在静电场中沿电场线方向移动正电荷时，静电力做正功．(　　)(2)电荷处在电场中，在电势越高的位置电势能一定越大．(　　)(3)在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时，电势能变化相同．(　　)提示：(1)√　(2)×　(3)×想一想　电荷在电场中运动时，电场力对电荷

4、一定做功吗？提示：不一定．由电场力做功的特点可知，如果电荷运动的初、末位置是同一位置或电场力方向与运动方向始终垂直，则电场力对电荷做功为零．做一做　如图所示，A、B两点固定两个等量异种点电荷，O为AB中点，M、N为AB中垂线上的两点，且ON＞OM，则(　　)A．M、N两点的场强大小相等B．M、N两点的场强方向相同C．M点的电势比N点的电势高D．M点的电势比N点的电势低提示：选B．常见电场的电场线中，等量异种电荷的电场线特点如图，由等量异种电荷的电场线的特点可知：M、O、N三点的场强方向都水平向右，O

5、点的场强最大，N点的场强最小，故A错误，B正确；中垂线MN是一条等势线，故M、O、N三点的电势相等，故C、D错误．　电场力做功与电势能变化的关系1．静电力做功的特点(1)静电力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关．该结论适用于任何静电场．(2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动，无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用，无论静电力做正功还是做负功，静电力做功的特点不变．2．电势能的性质(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

6、电荷的电势能．(2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关．确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置．(3)标量性：电势能是标量，有正负但没有方向．电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能．3．电势能增减的判断方法(1)做功判断法：无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大．(2)电场线判断法：正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大．负

7、电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小．(3)电势判断法：由公式Ep＝qφ知，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小．(4)能量守恒法：只有电场力做功时，电荷的动能和电势能互相转化，动能减少多少，电势能就增加多少，反之亦然．命题视角1　电场力做功的计算　两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示．若此杆绕过O点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此

8、转动过程中，电场力做的功为(　　)A．0　　　　　　　　B．qElC．2qElD．πqEl[思路点拨]在匀强电场中由功的定义式计算电场力做功．[解析]　＋q受到的电场力水平向右，－q受到的电场力水平向左，电场力对两电荷都做正功．设＋q离O点距离为x，则－q离O点的距离为l－x．在杆顺时针转过90°的过程中，电场力对两球做的功分别为W1＝qEx、W2＝qE(l－x)．所以总功为W＝W1＋W2＝qEx＋qE(l－x)＝qEl，故选项B正确．[答案]　B命题视角2　电势能的