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1、4 电势能和电势[学习目标]1.知道静电力做功的特点.2.理解静电力做功与电势能变化的关系,理解电势能的概念,认识电势能的相对性.3.知道电势的定义方法及其定义式、单位.4.知道等势面的定义,并理解等势面的特点.课前预习课堂探究随堂演练课前预习掌握新知知识梳理一、静电力做功的特点1.静电力做功的特点:在静电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷的和有关,与电荷经过的路径.2.在匀强电场中静电力做功W=qE·Lcosθ,其中θ为静电力与位移间夹角.起始位置终止位置无关二、电势能1.电势能:由于移动电荷时与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做,可用Ep表示.2.静电力做功与电势能的关
2、系式:WAB=,即静电力做正功,电势能;静电力做负功,电势能.3.电势能的大小:电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移到时所做的功.4.零势能点:电场中规定的电势能的位置.通常把电荷在离场源电荷处的电势能规定为零,或把电荷在上的电势能规定为零.静电力做的功电势能EpA-EpB减少增加零势能点为零无限远大地表面三、电势1.定义:电荷在电场中某一点的与它的的比值.2.定义式:=.3.单位:国际单位制中,电势的单位是,符号是V,1V=1J/C.4.特点(1)相对性:电场中各点电势的高低,与所选取的零电势的位置有关,一般情况下取或地球为零电势位置.(2)标量性:电势是,只有大小,没有方向.5.与
3、电场线关系:沿电场线方向电势.伏特无穷远标量逐渐降低电势能电荷量四、等势面1.定义:电场中电势的各点构成的面叫做等势面.2.等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时,静电力.(2)电场线跟等势面,并且由电势的等势面指向电势的等势面.相同不做功垂直高低科学思维1.思考判断(1)只有在带电体只受静电力作用的条件下,静电力做功才与路径无关.()(2)电势能是相对的,规定不同的零势能点,电荷在电场中某点的电势能不同.()(3)无论正、负电荷,只要静电力做正功,电荷的电势能一定减少.()(4)电荷具有电势能大的点,电势一定高.()(5)等势面上,不仅各点电势相同,电场强度也一定相同.()×√√×××
4、2.思维探究(1)阅读教材第15～16页“静电力做功的特点”部分,思考静电力做功有什么特点?答案:静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,但与电荷经过的路径无关.(2)教材第16页的“思考与讨论”,如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一样,还能建立电势能的概念吗?为什么?答案:不能.如果静电力做功与路程有关,那么将无法建立只与位置有关而与路程无关的势能概念.(3)阅读教材第17～18页“电势”部分,思考电势的概念是用什么方法定义的?电势有正负之分吗?答案:用比值定义;电势有正负之分,但为标量.(4)阅读教材第18～19页“等势面”部分,思考为什么等势面一定跟电场线垂直?答案:在同一等势
5、面上移动电荷时,电势能不变,即静电力不做功;只有电场线跟等势面垂直时,静电力才不做功.要点一 静电力做功的特点及与电势能变化的关系[探究导学]课堂探究突破要点1.如图所示,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?通过计算,思考静电力做功有什么特点?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·
6、AB
7、cosθ=qE·
8、AM
9、.在线段AM上静电力做的功W1=qE·
10、AM
11、,在线段MB上静电力做的功W2=0,总功W=W1+W2=qE·
12、AM
13、.说明静电力做功与路径无关,只与初
14、、末位置有关.2.“类比法”是研究物理问题常用的方法之一.学习静电力做功和电势能变化的关系时,我们将静电力类比于重力、电势能类比于重力势能,那么静电力做功和电势能变化的关系就可以类比于重力做功和重力势能变化的关系.根据我们学过的重力做功与重力势能变化的关系,我们得出静电力做功和电势能变化有什么样的关系?答案:静电力做的功等于电势能的变化量.静电力做正功,电势能减少;静电力做负功,电势能增加.[要点归纳]1.静电力做功正、负的判定根据静电力方向与位移方向夹角或静电力方向与速度方向夹角判断(1)当夹角为锐角时,静电力做正功;(2)当夹角为直角时,静电力不做功;(3)当夹角为钝角时,静电力做负功.
15、2.判断电势能大小的方法做功判定法只要是静电力做了正功,电荷的电势能一定减少只要是静电力做了负功(克服静电力做功),电势能一定增加电场线法正电荷顺着电场线的方向移动,电势能一定减少;逆着电场线的方向移动,电势能一定增加负电荷顺着电场线的方向移动,电势能一定增加;逆着电场线的方向移动,电势能一定减少电性判定法同种电荷相距越近,电势能越大,相距越远,电势能越小;异种电荷相距越近,电势能越小,相距越远,电势能越大[
