电势能 电势与电势差.doc

学科：物理 主备人：王兴碧 使用人：高二年级组第4节 电势能 电势与电势差 【预习案】一、 预习知识：电场力做功的特点1. 特点：静电场中移动电荷时，电场力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷_无关2. 适用范围：匀强电场和非匀强电场都适用二、电势能1. 概念：电荷在_中的势能叫做静电势能，简称电势能，可用_表示2. 大小：电荷在某点的电势能的大小，等于将电荷从该点移动到_时电场力做的功3. 与电场力做功的关系：静电力做的功等于电势能的_，用公式表示_电场力做正功，电势能_，电场力做负功，电势能_4. 相对性：电势能的数值大小与_的选择有关，通常把_或_上的电势能规定为零三、电势与电势差1. 电势定义：电荷在电场中某一点的_与它的_的比值公式_单位：在国际单位制中，电势的单位是_，符号为_，1_=1J/C标矢性：电势是_量，只有_没有_，但有正负之分相对性：电场中各点的电势的高低，与所选取的电势零点的位置有关，一般情况下取_或_为电势零点2. 电势差定义：电场中两点_的差值，用符号U表示定义式：= _单位：与电势单位相同，国际单位是_，符号为_标矢性：电势差是_，但是有正负。0，表示A点的电势比B点的电势_3. 电势差与电场力做功的关系关系：=_或=_证明：=_=_得电子伏特：，表示在电势差为1的两点之间的电子自由移动时_所做的功4. 位于重力场中的物体，只受重力作用时，不会处于静止状态，同样，位于电场中的带电体若只受静电力的作用，也不会处于静止状态，而是在电场力的作用下运动。问题：电荷只在静电力的作用下运动，电势能一定降低吗？5.物理中经常需要计算某物理量的变化量，电势差就是位置变化时电势的变化量，在之前的学习中计算变化量时一般用末状态的值减去初状态的值问题：计算电势的变化量电势差时，是不是也用末状态的值减去初状态的值？ 二 【行课案】 【教学目标】 知识与技能 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。 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。 明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 过程与方法通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 情感、态度与价值观尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。 【教学重点和难点】 重点 理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 难点 九月开学季，老师你们准备好了吗？幼教开学准备小学教师教案小学教师工作计.初中教师教案初中教师工作计.掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。疑难点拨一、电场力做功特点的理解和做功正负的判断方法1.对电场力做功特点的理解电场力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关。该结论适用于任何电场无论带电体在电场中做直线运动还是曲线运动，无论带电体只受电场力作用还是受多个力作用，无论电场力做正功还是负功，电场力做功的特点不变2.电场力做功正负的判断根据电场力和位移的方向夹角判断（适用于匀强电场中恒力做功），夹角为锐角电场力做正功，夹角为钝角电场力做负功根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断（常用于曲线运动中变化电场力做功），夹角为锐角电场力做正功，夹角为钝角电场力做负功，电场力和瞬时速度方向垂直时电场力不做功根据电势能的变化情况判断，电势能增加，则电场力做负功；电势能减小，则电场力做正功若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断，根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功，若物体的动能减少，则电场力做负功例1.如图，一带负电的粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点在运动轨迹的最右边，不计重力，下列表述正确的是（ ）A.粒子在M点的速率最大B.粒子所受电场力沿电场线方向C.粒子在电场中的加速度不变D.粒子在电场中的电势能始终在增加解析：选C。由图可知，带负电的粒子受到水平向左的电场力，粒子运动到M点时，电场力所做负功最大，据动能定理可知，M点速率最小，故A、B错误，带电粒子在电场中运动，电场力不变，加速度不变，C正确，电场力先做负功后做正功，电势能先增加后减少，D错。【变式训练1】一带电粒子射入一固定正点电荷Q形成的电场中，并沿图中虚线由a点运动到b点，a、b两点到点电荷Q的距离分别为、，且，若粒子只受电场力作用，这一过程中（ ）A.电场力对粒子做负功B.粒子在b点的电势能小于在a点的电势能C.粒子在b点的动能小于在a点的动能D.粒子在b点的加速度大于在a点的加速度二、 电势能的特点及电势能变化情况的判断1.电势能的特点电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电荷和电场共有的，我们习惯上说成电荷的电势能电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应先确定参考点（电势零点的位置）4 电场力做正功电势能减小，电场力做负功，电势能增加2.电势能增减的判断方法做功判断法无论正、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加正电荷沿电场线方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线方向移动时，电势能逐渐增大负电荷沿电场线方向移动时，电势能逐渐增加；逆着电场线方向移动时，电势能逐渐减小电势判断法由公式，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例2.有一带负电的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功610-4J。从B点移到C点，电场力做功910-4J问：以A点为零电势能点，电荷在B、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？若以B点为零电势能点，电荷在A、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？解析：因为电场力做多少功电势能变化多少，电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加，电荷在电势为零的点具有的电势能也为零，所以以A为零电势能点时WAB=-610-4 J，所以电荷在B点电势能为610-4J，WAC= WAB +WBC =-610-4 J+910-4J=310-4J，所以电荷在C点的电势能为-310-4JA、C之间的电势能之差是310-4J以B为零势能点时电荷在B点电势能为-610-4 J，WBC=910-4 J电荷在C点的电势能为-910-4J，A、C之间的电势能之差是310-4J【变式训练2】在场强为4105N/C的匀强电场中，一质子从A点移动到B点，如图所示，已知AB间的距离为20cm，AB连线与电场线方向成30夹角，求电场力做的功以及质子电势能的变化。三、对电势、电势差的理解1. 电势的特点1 势的相对性和电势差的绝对性电势是相对的，电场中某点的电势跟电势零点的选择有关，它的数值大小随电势零点的变化而变化，是相对的，两点间的电势差是由电场中两点的位置决定的，两点的电势差的数值是固定的，他不随电势零点的变化而变化电势的固有性电势是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点处的电势大小是由电场本身决定的，与在该点是否放电荷，所放电荷的电性、电量均无关。在这点上，它和电场强度是相似的电势是标量电势是只有大小，没有方向的物理量，在规定了电势零点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值，正值表示该点的电势高于零势点；负值表示该点的电势低于零势点。电势的正负只表示大小，不表示方向2. 电势高低的判断方法电场线法：沿电场线方向，电势越来越低场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低电势能判断法：对正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高4 电势差判断法：若0，则；若0，则B.若Q为正电荷，则q带正电D.若Q为负电荷，则q带正电3.下列说法中正确的是（ ）A.沿电场线的方向，电势逐渐降低B.A、B两点间的电势差与零电势点的选取有关C.电势差是一个标量，但有正值和负值之分D.电场中某点的电势和放入该点的电荷的电性、电量有关4.当两个点电荷靠近时，它们间的库仑力大小及它们的电势能大小的变化的说法中正确的是（ ）A.两个电荷均为正电荷时，库仑力、电势能都变大B.两个电荷均为负电荷时，库仑力、电势能都变小C.一个电荷为正电荷和一个电荷为负电荷时，库仑力变大，电势能减小D.一个电荷为正电荷和一个电荷为负电荷时，库仑力变大，电势能变大5. 如图所示，在场强为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1_；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2_；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功W3_.由此可知电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是_6.下列说法中正确的是( )A.正电荷由电势低处移动到电势高处，电场力做负功B.负电荷沿电场线移动，电势能减小C.正电荷放于电势越低处，电势能越小D.负电荷放于电场线越密处，电势能越小7.将一正电荷从无穷远处移入电场中M点，电场力做功610-9J，若将一等电量的负电荷从电场中的N点移到无穷远处，电场力做功为710-9J，则M、N点的电势、的关系是（ ）A. 0 C. 08电场中A、B两点间的电势差为5V，其物理意义是（ ）A. 将单位正电荷从A点移到B点，电场力增大5NB. 将单位正电荷从A点移到B点，其电势能将增加5JC. 将单位正电荷从A点移到B点，其电势能将减小5J D. 将单位正电荷从A点移到B点，其动能将增加5J9. 如图所示，ab是竖直向上的电场线上的两点，一质量为m的带电微粒在a点由静止开始释放，沿电场线向下运动，到b点时恰好速度为零，则（ ）A.点电荷在a、b两点所受的电场力方向都是竖直向上的B.点电荷在a点所受的电场力比b点所受的电场力小C.带电微粒在a点的电势能比在b点的电势能大D.该电场可能是正点电荷形成的10.把带电荷量210-8C的正点电荷从无限远处移到电场中的A点，要克服电场力做功810-6J，若把该电荷从无限远处移到电场中的B点，需克服电场力做功210-6J，取无限远处电势为零，求：A点的电势A、B两点的电势差把210-5C的负电荷由A点移动到B点，电场力做的功。 课后练习案1.在下面关于电势和电势能的说法中，正确的是 （ ）A.电荷在电场中电势高的地方，具有的电势能越大 B.电荷在电场中电势高的地方，它的电量越大，所具有的电势能也越大 C.在正的点电荷的电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能(取无穷远处电势为零)D.在负的点电荷的电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能(取无穷远处电势为零)2.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则（ ）Ab点的电场强度一定比a点大 B电场线方向一定从b指向aCb点的电势一定比a点高 D该电荷的动能一定减小3.一个电子在电场中A点具有80eV电势能，它由A点移动到B点的过程中，克服电场力做功为30eV，则（ ）A.电子在B点的电势能为50eVB.电子电势能增加了30eVC.A、B两点间的电势差是110VD. A、B两点间的电势差是30V4. 一带电油滴在场强为E的匀强电场中运动的轨迹如图中虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为 （ ）A.动能减小B.电势能增加C.动能和电势能之和减小D.重力势能和电势能之和增加5.一个带正电的质点,电量q=2.010-9C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其它力做的功为6.010-5J,质点的动能增加了8.010-5J,则a,b两点间的电势差Uab为（ ）A.1104V B.-1104V C.4104V D.-7104V6. 一带电粒子在电场力的作用下沿右图中曲线JK穿过一匀强电场，a、b、c、d为该电场的等势面，其中有，若不计粒子的重力，可以确定 （ ）A粒子带正电 B从J到K粒子的电势能增加C该粒子带负电D粒子从J到K运动过程中的动能与电势能之和不变7某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（ ）Ac点场强大于b点场强Ba点电势高于b点电势C若将一试探电荷+q由a点释放，它将沿电场线运动到b点D若在d点再固定一点电荷Q，将一试探电荷+q由a移至b的过程中，电势能减小8.在场强大小为E的匀强电场中，一质量为m，带电量为q的物体以某一速度沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE/m,物体运动s距离时速度为零，则（ ）A.物体克服电场力做功qEsB.物体的电势能