－教科版选修3－1 电势能 电势与电势差 第1课时 学案.doc

1.4 电势能 电势与电势差重难点一、对电势能的理解1 电场力做功的特点（1）匀强电场中电场力做功的计算：如图所示，在场强为e的匀强电场中，将正电荷q从a移到b，若abl，并且ab与电场线的夹角为.则电场力对电荷所做的功为wflcosqelcos.（2）电场力做功的特点静电场中，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关，而与路径无关2电势能的特点(1)电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。(2)电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小。(3)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。4电势能与重力势能的比较两种势能比较内容电势能重力势能定义电场中的电荷具有的势能电势能重力场中的物体具有的势能重力势能系统性电荷和电场物体和地球大小的相对性电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功变化大小的量度电场力做的功是电势能变化大小的量度，静电力做的功等于电势能的减少量重力做的功是重力势能变化大小的量度，重力做的功等于重力势能的减少量对应力做功的特点做功多少只与始末位置有关，与经过的路径无关，且做的功等于势能的减少量【特别提醒】电势能大小的判断(1)场源电荷判断法：离正场源电荷越近，正试探电荷的电势能越大，负试探电荷的电势能越小；离负场源电荷越近，正试探电荷的电势能越小，负试探电荷的电势能越大(2)电场线法：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)做功判断法：无论正、负电荷，电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增大.重难点二、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，叫做这一点的电势，用表示2定义式：.3对电势的理解(1)在国际单位制中，电势的单位是伏特(v)，1 v1 j/c(2)电势是标量，只有大小，没有方向，但有正值和负值之分，是表示电场能量性质的一个物理量(3)在利用计算电势时，ep、q可代入正、负号运算，计算结果的正、负号恰好反映了电势的高低(4)电势的相对性电势是相对的，只有先确定了电势零点以后，才能确定电场中其他位置的电势电场中某点的电势跟电势零点的选择有关对不是无限大的带电体产生的电场，通常取无限远处的电势为零；在实际处理问题中，又常取大地电势为零4电势与电场线的关系：无论什么电场，沿电场线方向电势是逐渐降低的，且是电势降落最快的方向5电势能与电势的区别与联系电势电势能ep物理意义反映电场的能的性质的物理量反映电荷在电场中某点所具有的能量相关因素电场中某一点的电势的大小，只跟电场本身有关，跟试探电荷q无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势共同决定的大小电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，则为负值正点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负相同负点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负相反单位伏特v焦耳j联系或epq，二者均是标量5电势能与电势的区别与联系电势电势能ep物理意义反映电场的能的性质的物理量反映电荷在电场中某点所具有的能量相关因素电场中某一点的电势的大小，只跟电场本身有关，跟试探电荷q无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势共同决定的大小电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，则为负值正点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负相同负点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负相反单位伏特v焦耳j联系或epq，二者均是标量电势电场强度e矢标性标量矢量单位v/mn/c联系(1)电势沿着电场强度的方向降低(2)大小之间不存在任何关系，电势为零的点，电场强度不一定为零；电势高的地方，电场强度不一定大；电场强度为零的地方，电势不一定为零；电场强度大的地方，电势不一定高【特别提醒】如何比较电场中两点电势的高低(1)根据电场力做功判断：在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势降低，如果电场力做负功，则电势升高在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高；如果电场力做负功，则电势降低(2)根据电场线确定：电场线的方向就是电势降低最快的方向(3)根据电荷电势能的变化：如果在两点间移动正电荷时，电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低如果在两点间移动负电荷时，电势能增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高重难点三、等势面1等势面的特点(1)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功。(2)在空间中两等势面不相交。(3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。(4)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏。(5)等势面是为描述电场的性质而假想的面。(6)等势面的分布与零电势点的选取无关。2几种常见的电场的等势面分布【特别提醒】(1)已知等势面的情况时，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电势降低”的方向确定电场线方向。(2)已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。 重难点四、电势和电势差1定义：电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压2公式：uabab，ubaba，uabuba3单位：伏特，符号是v.4理解电势差的注意事项(1)电势差是表示电场能的性质的物理量，只由电场本身的性质决定电场中电势是相对的，而电势差是绝对的，与零电势的选取无关；(2)讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差a、b间的电势差记为uab，而b、a间的电势差记为uba，且uabuba；(3)电势差是标量，但电势差有正、负之分，且电势差的正、负表示电场中两点电势的高低，如uab6 v，表示a点的电势比b点的电势低6 v.5电势差与电势的区别和联系(1)电势电势差uabab区别(1)(电场中某点的)电势与电势零点的选取有关(一般取无限远处或地球表面的电势为零电势)(2)电势由电场本身决定，反映电场的能的性质(3)相对量(4)标量，可正可负，正负号相对电势零点而言(1)(电场中两点间的)电势差与电势零点的选取无关(2)电势差由电场和这两点间的位置决定(3)绝对量(4)标量，可正可负，正负号反映了a、b的高低联系(1)电场中某点的电势在数值上等于该点与电势零点之间的电势差(2)电势与电势差的单位相同，皆为伏特(v)电势和电势差的区别与联系(2)电势电势差u区别定义电势能与电量比值：电场力做功与电量比值：u决定因素由电场和在电场中的位置决定由电场和场内两点位置决定相对性有，与零势能点选取有关无，与零势能点选取无关联系数值关系uabab，当b0时，uaba单位相同，均是伏特(v)，常用还有kv，mv等标矢性都是标量，但均具有正负物理意义均是描述电场能的性质的物理量【特别提醒】电势差等于两点的电势之差，反过来，某点电势也可看成该点与零电势点的电势差，auao，o0.重难点五、电势差与静电力做功的关系一、电势差与静电力做功的关系1推导：电荷q从电场中a点移到b点，由静电力做功与电势能变化的关系可得wabepaepb，由电势能与电势的关系可得epaqa，epbqb所以wabq(ab)quab，所以有uab.即电场中a、b两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷q的比值二、对公式uab的理解1由uab可以看出，uab在数值上等于单位正电荷由a点移到b点时电场力所做的功wab。若单位正电荷做正功，uab为正值；若单位正电荷做负功，uab为负值。2公式uab不能认为uab与wab成正比、与q成反比，只是可以利用wab、q来测量a、b两点间的电势差uab。3公式uab适用于任何电场，uab为电场中a、b两点间的电势差，wab仅是电场力的功，不包括从a到b移动电荷时，其他力所做的功。4公式uab中各量均有正负，计算中w与u的角标要对应，即wabquab，wbaquba。三、电场力做功的求解四法四种求法表达式注意问题功的定义wfdqed(1)适用于匀强电场(2)d表示沿电场线方向的距离功能关系wabepaepbep(1)既适用于匀强电场也适用于非匀强电场(2)既适用于只受电场力的情况，也适用于受多种力的情况电势差法wabquab动能定理w静电力w其他力ek【特别提醒】用wabquab求电场力做功时，不必考虑静电力的大小和电荷移动的路径，对于静电力是变力时，也同样适用过关检测1一个电荷只在电场力作用下从电场中的a点移到b点电场力做了5106j的功，那么（）a电荷在b处时将具有5106j的电势能b电荷在b处将具有5106j的动能c电荷的电势能减少了5106j来源:学*科*网d电荷的动能减少了5106j2关于等势面下列说法正确的是( )a.等势面与电场线处处垂直b.同一等势面上的各点场强大小必定相等c.电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向d.电荷从电场中一点移到另一点，电场力没做功，电荷必在同一等势面上移动3电场中有a、b两点，把某点电荷从a点移到b点的过程中，电场力对该电荷做了负功，则下列说法正确的是（）a该电荷是正电荷，且电势能减少b该电荷是正电荷，且电势能增加c该电荷是负电荷，且电势能增加d电荷的电势能增加，但不能判断是正电荷还是负电荷4阴极射线示波管的聚焦电场由电极a1、a2形成，实线为电场线，虚线为等势线，z轴为该电场的中心轴线，p、q、r为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点，则（）a电场a1的电势高于电极a2的电势来源:学*科*网b电场中q点的电场强度小于r点的电场强度c电子在p点处的动能大于q点处的动能d电子从p到r的运动过程中，电场力对它一直做正功5如图所示，三条平行且等间距的虚线表示电场中的三个等势面其电势分别为10v、20v、30v.实线是一带负电的粒子（不计重力）在该区域内运动的轨迹，对于轨迹上的a、b、c三点，下列说法中正确的是（）来源:学*科*网a粒子一定是先过a，再到b，然后到cb粒子在三点所受电场力的大小关系为fbfafcc粒子在三点动能的大小关系为ekbekaekcd粒子在三点电势能的大小关系为bac6如图右所示，在等量的异种点电荷形成的电场中，有a、b、c三点，a点为两点电荷连线的中点，b点为连线上距a点距离为d的一点，c点为连线中垂线距a点距离也为的一点，则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是()aeaeceb；acbbebeaec；acbceaeb，eab，acd 因为零电势点未规定，所以无法判断电势的高低7（多选）下图是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是()aa点的电势高于b点的电势b该点电荷带负电ca点和b点电场强度的方向相同来源:学da点的电场强度大于b点的电场强度8（多选）一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的a点运动到b点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则a、b两点电场强度ea、eb及电势a、b之间的关系为()aeaebbeaebcab9将带电荷量为110-8c的正电荷，从无限远处移到电场中的a点，要克服静电力做功210-6 j，则此电荷在a点具有的电势能为_，a点的电势是_。 (取无限远处为电势零点)10如图所示，在场强e104n/c的水平匀强电场中，有一根长l15cm的细线，一端固定在o点，另一端系一个质量m3g、电荷量q2106c的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g取10m/s2。求：(1)小球到达最低点b的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？(2)若取a点电势为零，小球在b点的电势能、电势分别为多大？(3)小球到b点时速度为多大？绳子张力为多大？参考答案1、c；2、a；3、d；4、d；5、d；6、b；7、bd；8、ac；9、【答