高中物理选修新课标人教版选修3-1第一章1 4 电势能和电势 教案

第一章 静电场1.4 电势能和电势【教学目标】 1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。3、明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。4、了解电势与电场线的关系，等势面的意义及与电场线的关系。重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。【自主预习】一、静电力做功的特点： 二、电势能： 1、静电力做负功， 2、静电力做正功， 3、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为 ，负电荷在任一点具有的电势能都为 。4、在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为 ，负电荷在任意一点具有的电势能都为 。5、电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到 电场力所做的功W。即EP=W6、若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定 的零位置。三、电势1、电势表征 的重要物理量度。2、定义 3、单位 4、公式 5、电势与电场线的关系 6、零电势位置的规定 四、等势面1、定义： 2、等势面的性质： 在同一等势面上各点电势 ，所以在同一等势面上移动电荷，电场力 功 电场线跟等势面一定 ，并且由电势 的等势面指向电势 的等势面。 等势面越密，电场强度 等势面不 ，不 3、等势面的用途： 【典型例题】一、电势能【例1】 下列关于电荷的电势能的说法正确的是()A电荷在电场强度大的地方，电势能一定大B电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零C只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少D只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少二、判断电势的高低【例2】 在静电场中，把一个电荷量为q2.0105 C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0104 J，由N点移到P点，静电力做负功1.0103 J，则M、N、P三点电势高低关系是_ 三、静电力做功和电势能变化之间的关系【例3】如图1所示，把电荷量为5109 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能_(选填“增加”、“减少”或“不变”)；若A点的电势UA15 V，B点的电势UB10 V，则此过程中静电力做的功为_ J.拓展探究如果把该电荷从B点移动到A点，电势能怎么变化？静电力做功的数值是多少？如果是一个正电荷从B点移动到A点，正电荷的带电荷量是5109 C，电势能怎么变化？静电力做功如何？四、电场中的功能关系：静电力做功是电荷电势能变化的量度，具体来讲，静电力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；静电力对电荷做负功时，电荷的电势能增加，并且，电势能增加或减少的数值等于静电力做功的数值电荷仅受静电力作用时，电荷的电势能与动能之和守恒电荷仅受静电力和重力作用时，电荷的电势能与机械能之和守恒. 【例4】空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图2所示，在相等的时间间隔内()A重力做的功相等B静电力做的功相等C静电力做的功大于重力做的功D静电力做的功小于重力做的功.【课后练习】1.有一电场的电场线如图所示，电场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和A、B表示，则()AEAEB，AB BEAEB，ABCEAB DEAEB，AEBECBEAEBECCEAECECEB5如图3所示电场中A、B两点，则下列说法正确的是()A电势AB，场强EAEBB电势AB，场强EAEpB6如图4所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点下列说法正确的是()AM点电势一定高于N点电势BM点场强一定大于N点场强C正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D将电子从M点移动到N点，静电力做正功7两个带异种电荷的物体间的距离增大一些时()A静电力做正功，电势能增加B静电力做负功，电势能增加C静电力做负功，电势能减少D静电力做正功，电势能减少8如图5所示，O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，比较O、P两点的电势和场强大小()AOP，EOEPBOP，EOEPCOP，EOEPDOP，EOMP 解析首先画一条电场线,如上图所示.在中间位置附近画一点作为M点.因为由MN静电力做正功,而负电荷所受静电力与场强方向相反，则可确定N点在M点左侧由NP静电力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0103 J6.0104 J，所以肯定移过了M点，即P点位于M点右侧这样，M、N、P三点电势的高低关系是NMP.3.解析将电荷从电场中的A点移到B点，静电力做负功，其电势能增加；A点的电势能为EpAqUA，B点的电势能为EpBqUB，静电力做功等于电势能变化量的相反数，即WEpAEpB2.5108 J.解析如果把该电荷从B点移动到A点，静电力做正功，电势能减少静电力做功为2.5108 J；如果电荷的带电性质为正电荷，从B点移动到A点，静电力做负功，电势能增加了，静电力做负功，数值为2.5108 J4. 答案C解析根据微粒的运动轨迹可知静电力大于重力，故选项C正确由于微粒做曲线运动，故在相等时间间隔内，微粒的位移不相等，故选项A、B错误课后练习1. 答案D2.答案D3. 答案257解析本题可以根据电势差和电势的定义式解决由WSMqUSM得USM V2 V而USMSM，所以MSUSM(02) V2 V由WMNqUMN得UMN V7 V而UMNMN，所以NMUMN2(7) V5 V4. 答案AD解析点电荷在仅受静电力作用的情况下，动能和电势能相互转化，动能最小时，电势能最大，故EAEB，EAEC，A、D正确5. 答案BC解析场强是描述静电力的性质的物理量；电势是描述电场能的性质的物理量，二者无必然的联系场强大的地方电势不一定大，电势大的地方，场强不一定大，另根据公式Epq知，负电荷在电势低的地方电势能反而大6. 答案AC解析由图示电场线的分布示意图可知，MN所在直线的电场线方向由M指向N，则M点电势一定高于N点电势；由于N点所在处电场线分布密，所以N点场强大于M点场强；正电荷在电势高处电势能大，故在M点电势能大于在N点电势能；电子从M点移动到N点，静电力做负功综上所述，A、C选项正确7.答案B解析异种电荷之间是引力，距离增大时，引力做负功，电势能增加8答案A9. 答案D10答案解析由题意知小球所受合力沿玻璃管斜向上，即qEsin mgsin Ff，小球所受管壁弹力垂直管壁向下，作出受力分析如右图所示小球最终静止在“”形顶端，设小球运动的总路程为x，由动能定理知：qElsin mglsi