电势能电势与电势差教案

1、今天所做之事，勿候明天；自己所做之事,勿候他人。要做一番伟大的事业，总得在青年时代开始。歌德 1.4 电势能电势与电势差1 通过与重力做功情形的类比，认识电场力做功的特点.2 理解电势能、电势、电势差，知道它们是从能的角度来描述电场的物理量，知道物理学常把无穷远 和大地作为零电势点.3 .理解电场力做功与电势能变化的关系.4 了解等势面的概念和特点.重点难点重点：理解电势能、电势、电势差的概念.难点：理解电势能、电势、电势差的概念.1 重力做功和电场力做功(1) 物体在地球表面附近运动，重力做功与物体的质量以及起点和终点的位置有关，与无关.(2) 电荷在匀强电场中运动，电场力做功与电荷的 以及

2、的位置有关，而与无关.2 .电势能(1) 物体在地球上因受重力而具有重力势能，电荷在电场中因受 而具有.(2) 若用Wab表示电荷从A点移动到B点的过程中电场力做的功，Epa和Epb分别表示电荷在 A点和B点的电势能，电场力做的功与电势能变化的关系式为：.(3) 若将无穷远处的电势能规定为零，电荷在某点(A点)的电势能大小等于将电荷从 移动到电场力所做的功，即 EpA= Wa.3 .电势与电势差(1) 电势(0 )是描述电场的 (填“力”或“能”)的性质的物理量.电场中某点(A点)的电势在数值上等于 由该点移动到参考点(零电势)时电场力所做的功，可表示为0 =旦.电势的单位是伏特q(V)，且

3、1 V =.(2) 电势差就是电场中两点间 的差值，如电场中A、B两点的电势差(从A点到B点)Uab =，且 Uab = U ba.(3) 电场中A、B两点的电势差 Uab = 0a 0,由于0a =严,0 =学,Wab = Epa Epb,所以电场力做功与电势差的关系为 Uab =，这也是计算电势差常用的公式.主题1:电场力做功特点问题：如图甲所示，把一个正电荷q(重力不计)放到电场强度为 E的匀强电场中的 A点，电荷分别沿直线AB、折线ACB、曲线到达B点，三种情况下电场力做功是否相同？请用功的计算公式推导电荷分 别沿直线AB和折线ACB运动时电场力所做的功.如图乙所示，把一个质量为 m的

4、物体放到空中 A点，物体分别沿直线 AB、折线ACB、曲线到达B 点，三种情况下重力做功是否相同？请用功的计算公式推导物体分别沿直线AB和折线ACB运动时重力所做的功.主题2:电势能(重点探究)问题：(1)物体在地球上因受重力而具有重力势能，电荷在电场中因受电场力而具有电势能，重力势能 的变化等于重力做功的负值，电势能的变化等于电场力做功的负值.若电场中某电荷顺着电场线方向运动,请分析该电荷的电势能是如何变化的.(2) 确定物体的重力势能要先取定重力零势能面，同样的，确定电荷在电场中的电势能要先取定零电势 能面，电荷处在零电势能面上时的电势能是多少？电势能的变化量与零电势能面的选取有关吗？(3

5、) 电势能有正有负，电势能是矢量还是标量？其正负号表示什么意义？主题3:电势、电势差情景：如果把物体在地球上和电荷在电场中作对比，有质量的物体在重力场中(地球上)受重力，具有重力势能，重力做功与重力势能的变化有关；带电荷量的电荷在电场中受电场力，具有电势能，电场力做 功与电势能的变化有关.问题：(1)电场中的电势、电势差与重力场中的什么概念是对应的？(2) 电场中的电势、电势差与电荷所带的电荷量有关吗？(3) 电荷在电势越高的地方是不是电势能就越多？主题4:等势面问题：阅读教材中的课外阅览“等势面”的内容，思考并回答下列问题.(1) 物理学中为什么要引入等势面？(2) 电场中的电势可与重力场中

6、的高度类比，那么电场的等势面就可与地图上的等高线类比.观察下面 的等势面和等高线(下面的图示)，体会二者的共同之处，说出所给电场等势面的特点.一、电场力做功与电势能变化的关系例1如图所示，光滑绝缘半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E.在与环心等高处放有质量为m、电荷量为+ q的小球，小球由静止开始沿轨道运动下列说法正确的是()A .小球在运动过程中机械能守恒B .小球经过环的最低点时速度最大C.小球经过环的最低点时电势能增加EqRD .小球由静止释放到达最低点，动能的增加量等于mgR二、电势高低及电势能增减的判断例2如图所示，某区域电场左右对称分布，M、N为对称线上的两点.下列说法正确

7、的是()A . M点电势一定高于 N点电势B . M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，电场力做正功三、电势、电势能的计算例3如果把q= 1.0X 108 C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需要克服电场力做功 W= 1.2X 104 J,规定无穷远处的电势为零，则：(1) 电荷在A点的电势能 Epa和A点的电势 协各是多少？(2) 电荷未移入电场前 A点的电势()a是多少？四、电势差的计算例4在电场中把一个电荷量为一6X 10 8 C的点电荷从A点移到B点，电场力做功为一3X 10 5 J,将此电荷从B点移到C点，电场力做功为

8、4.5 X 105 J.(1) 求A与C两点间的电势差.(2) 若取C点为零电势点，贝U A点的电势为多大？1 .(考查电场力做功与电势能变化的关系)如图所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点设电荷在电场中只受电场力作用，下列说法中正确的是()A .若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减少B 若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能增加C.若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加D .若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能不变2 .（考查电势、电势差的概念）下列说法正确的是（）A .电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关B

9、 .电势差是一个标量，但是有正值和负值之分C.由于电场力做功跟电荷移动的路径无关，所以电势差也跟电荷移动的路径无关，只跟这两点的位 置有关D . A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以Uab= Uba3. （考查电势与场强的区别和联系）关于静电场，下列结论普遍成立的是（）A .电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低B .电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C.在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D 将正点电荷从场强为零的一点移动到强场为零的另一点，电场力做功为零4. （考查电势差的运算）在电场中把一个电荷量为 6X 10 6 C

10、的负电荷从A点移到B点，克服电场力做 功3 X 105 J；再将电荷从B点移到C点，电场力做功1.2 X 105 J .求A与B、B与C以及A与C间的电 势差.1.下列各组物理量中， A .电场力、电场强度 C.电场强度、电势差2 .在静电场中，将一电子从 A .电场强度的方向一定由课后练习由电场本身性质决定的是（）B .电场力做的功、电势能D .电势差、电势能a点移至b点，电场力做功 5 eV，则下列说法正确的是（）b到aB. a、b两点的电势差是 5VC. 电子的电势能减少了 5 eVD. 因电势零点未确定，故不能确定a、b间的电势差3.取无穷远处的电势为零，无论是正电荷还是负电荷，下列说

11、法中正确的是（）A .从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大B. 从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大C. 从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大D. 从无穷远处移到电场中某点时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大A和B，比较A、B两点电势高低和电场强（ ）则下列说法可能正确的是A. Ea EbEa Eb 0C. Eav EbEav Eb 0aa()B(jj3Q形成的电场中有一点 A,当 中的A点时，电场力做的功为5.在点电荷W,个电荷量为一q的试探电荷从电场的无限远处被移到电场则试探电

12、荷在 A点的电势能及电场中 A点的电势分别为（）AlZWA . EpA= W,协=qMB.WEpa= W, a= McWC. EpA= W,a=q6 .如图所示，电场中有WEpA= W,6a = 一qA、B两点，则下列说法中正确的是（）D.4 .图示是点电荷形成的电场中的一条电场线，其上有两点 度的大小，如规定无穷远处电势为零，JK穿过一匀强电场,（ ）a、b、c、d为该电场的等势面,A .电势 g 6 b,场强 EaEbB .电势g 6 b,场强EaEp7 .一带电粒子只在电场力的作用下沿图中曲线 其中有 6 b 6 c 6 d.若不计粒子的重力，可以确定A .该粒子带正电B .从J到K粒子

13、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，动能与电势能之和可能增加8. 如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电荷量为106 C的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从 A点运动到B点时动能减少了 105丄已知A点的电势为一10 V，则以下判断正确 的是（）2所示B .微粒的运动轨迹如图中的虚线C. B点电势为零D . B点电势为一20 V9. 如图所示，在矩形 ABCD的AD边和BC边的中点M和N处各放一个点电荷，它们带等量正负电 荷.E、F是AB边和CD边的中点，P、Q两点在MN连线上，MP = QN，则电场强度和电势都相同的两点 是（）A . E 和 F B

14、. P 和 QC. A 和 B D . C 和 D10. 如图所示，带电体 Q固定，带电体P所带电荷量为q、质量为m,与绝缘的水平桌面间的动摩擦 因数为卩将P在A点由静止放开，贝U其在Q的排斥下运动到B点停下，A、B相距为x.下列说法正确的是（）A .将P从B点由静止拉到 A点，水平拉力最少做功 2卩mgxB .将P从B点由静止拉到 A点，水平拉力做功 卩mgxC. P从A点运动到B点，电势能增加 卩mgxD. P从A点运动到B点，电势能减少 卩mgx11. A、B是某电场中的一条电场线上的两点， 一个正电荷仅在电场力作用下沿电场线从 A点运动到B 点，在此运动过程中，其v t图象如图所示.比

15、较A、B两点间电势$的高低和场强E的大小：如妲,EaEb.（填“、” “=”或 “如，所以EpM EpN, C正确；电子在电场中所受电场力的方向沿NM指向M,故从M移动到N，电场力做负功，D错误.【答案】AC【点拨】电场强度和电势都是由电场本身决定的，电场线的分布可以反映它们的情况.电势高低及电 势能增减的判断方法：沿电场线方向电势越来越低；电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加.三、电势、电势能的计算例3【分析】注意题中规定了无穷远处的电势为零，把电荷从所处位置移到无穷远与把同样电荷从无穷远 移到所处位置电场力做功的绝对值是相同的，再根据电场力做功与电势能变化的关系可求解，即W= E

16、p“EpA,可计算出EpA，根据A点的电势能可求出 A点的电势.【解析】(1)规定无穷远处的电势为零，所以电荷在无穷远处的电势能Ep“= 0电荷从无穷远处移至电场中A点的过程中，电场力做功W= Ep- Epa = 1.2X 104 J所以有：EpA= 1.2X 104 J由 EpA = q 奶，可得： 协=1.2X 104 V.(2)因为电场中电势的大小与放置的电荷无关，所以电荷未移入时A点的电势仍为 协=1.2 X 104 V.【答案】(1)1.2 X 10 4 J 1.2X 104 V(2)1.2 X 104 V【点拨】电势和电势能都具有相对性，与零势面的选择有关.运用公式0= Ejp和

17、Wab= Epa EpB计算时，可将各物理量的“+”、 “ ”直接代入计算，这样更q直接、更方便.四、电势差的计算例4【分析】电势差的计算可利用公式Uab =求解，也可利用公式Uab = 妇=Uba计算.不q管什么方法都要注意物理量的意义和符号的应用规则.【解析】 方法一：把电荷从 A移到C电场力做功 Wac= WAb+ Wbc= 3X 10 5 J+ 4.5X 10 5 J = 1.5X 10 5 J则 A、C 间的电势差 Uac =晋=6：；0-8 V = 250 V.、Vab 3 X 10 5方法二：A、B两点的电势差为 Uab= = 6X 1O-8 V = 500 Vq 6 X 10

18、8Wbc 4.5X 105B、C 两点的电势差为 Ubc=- = 6X 10- 8 V = 750 V贝U Uac= Uab+ Ubc = 500 V 750 V = 250 V.(2)取 0 c= 0,协=Uac = 250 V.【答案】 250 V (2) 250 V【点拨】电势和电势差都是反映电场的能的性质的物理量，但电势是相对量，电势差是绝对量，因 此，用电势差更能反映电场的能的性质.各物理量的符号冋题：Wab、Uab、q均可正可负，Wab取正号表示电场力做正功，Uab取正号表示 0a0 b, q取正号表示试探电荷为正电荷；Wab取负号表示电场力做负功，Uab0表示0a松，由于只有一条电场线，无法看出电场线疏密，也就无法判定场强大小.同样无法判定当无穷远处电势为0时，A、B的电势是大于0还是小于0若是正电荷形成的电场，则Ea Eb, g 0 0;若是负电荷形成的电场， 则EaV Eb, 0 0a如所以选项A、D正确.【答案】ADEpA W w5. 【解析】 由W= EpA,可得：EpA= W,由0= = q =.故只有A