2017-2018学年高中物理第一章静电场第5讲电势能、电势与电势差学案教科版选修3-1.doc

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1、第5讲电势能、电势与电势差[目标定位]　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，知道参考点的选取原则.3.会用UAB＝φA－φB及UAB＝进行有关计算．一、静电力做功、电势能及其关系1．静电力做功的特点如图1所示，在匀强电场中不论q经由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都相等．说明静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关(填“有关”或“无关”)．可以证明，对于非匀强电场也是适用的．图12．电势能(1)概念：电荷在静电场中具有的势能．用Ep表示．(2)静电力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能

2、的减少量．表达式：WAB＝EpA－EpB．(3)电势能的大小：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电场力做的功．深度思考(1)在电场中确定的两点移动等量的正、负电荷时，静电力做功和电势能的变化有何差异？(2)电势能是标量还是矢量？它有正负之分吗？若有，其正负号表示什么？答案　(1)静电力做功的绝对值相等，正负不同，电势能的变化量相等，增减情况相反．(2)电势能是标量，有正负、无方向．电势能为正值表示电势能大于零势能点的电势能，电势能为负值表示电势能小于零势能点的电势能．例1　将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5J

3、的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5J的功，则：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？解析　(1)WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5)J＝－1.8×10－5J.可见电势能增加了1.8×10－5J.(2)如果规定A点的电势能为零，由公式得该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J.同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－

4、5J.(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5J.C点的电势能为EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5J.答案　见解析(1)电势能的系统性：电势能由电场和电荷共同决定，但我们习惯说成电场中的电荷所具有的势能．(2)电势能的相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关．例2　在电场强度大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电荷量为＋q的物体从A点开始以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度的大小为，物体运动距离l到B时速度变为零．下列说法正确的是(　　)A．物体克服电场

5、力做功qElB．物体的电势能减少了qElC．物体的电势能增加了qElD．若选A点的电势能为零，则物体在B点的电势能为qEl解析　物体所受电场力方向与运动方向相反，所以电场力做负功即克服电场力做功W＝qEl，选项A正确；由于电场力做功等于电势能的减少量，电场力做负功，所以电势能增加了qEl，选项B错误，选项C正确；由WAB＝EpA－EpB可知，当选A点的电势能为零时，EpB＝－WAB＝qEl，选项D正确．答案　ACD(1)在匀强电场中，电场力做的功为W＝qEd，其中d为沿电场线方向的位移．(2)功是能量转化的量度，但要理解并区别电场力做功与电势能变化的关系、合外力做功与动能变化

6、的关系(动能定理)，即搞清功与能的变化的对应关系．二、电势与电势差1．电势(1)概念：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．(2)定义式和单位：φ＝，单位是伏特，符号是V．(3)相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无限远处的电势为零，或大地的电势为零，电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是标量．2．电势差(1)定义：电场中两点间的电势之差．也叫电压．(2)电场中两点间的电势差与零电势点的选择无关(填“有关”或“无关”)．(3)公式：电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，可见UAB＝－UBA．(4)若选取某点电势为

7、零，比如φB＝0，则A点的电势φA等于A点与B点的电势UAB，即φA＝UAB.(5)电势差是标量，UAB为正值，说明A点的电势比B点的电势高；UAB为负值，说明A点的电势比B点的电势低．(6)电势差的单位和电势的单位相同，均为伏特，符号是V．深度思考选取不同的零电势点，电场中某点的电势会改变吗？两点之间的电势差会改变吗？答案　该点的电势会改变；两点之间的电势差不变．例3　如果分别将q1＝1.0×10－8C和q2＝－2.0×10－8C的两电荷从无限远移到电场中的A点和B点，静电力做功分别为W1＝－1.2×