高中物理第1章静电场第4节电势能和电势课件新人教版选修3-1

1、第第4 4节电势能和电势节电势能和电势( (教师参考教师参考) )一、教学目标一、教学目标知识与技能知识与技能1.1.理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与静电力做功的关系理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与静电力做功的关系2.2.理解电势的概念理解电势的概念, ,知道电势是描述电场的能的性质的物理量知道电势是描述电场的能的性质的物理量. .明确电势、明确电势、静电力的功、电势能的关系静电力的功、电势能的关系3.3.了解电势与电场线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了解等势面的意义及与电场线的关系过程与方法过程与方法尝试运用物理原理和研究方法解决一

2、些与生产和生活相关的实际问题尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题, ,增强科学探究的意识和能力增强科学探究的意识和能力情感态度与价值观情感态度与价值观理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义二、教学重点难点二、教学重点难点教学重点教学重点理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义教学难点教学难点电势相对性的理解、掌握电势能与做功的关系电势相对性的理解、掌握电势能与做功的关系, ,并能用此解决相关问题并能用此解决相关问题三、重难点突破方略三、重难点突破方略电势概念形成的突破方略电势概念形成的突破

3、方略【学习目的引入学习目的引入】教师教师: :在第在第3 3节中我们学习电场强度时节中我们学习电场强度时, ,是通过对哪个量的研究来认识电是通过对哪个量的研究来认识电场强度的场强度的? ?电场强度是用什么方法来定义的电场强度是用什么方法来定义的? ?学生学生: :通过试探电荷在电场中受静电力来认识电场强度的通过试探电荷在电场中受静电力来认识电场强度的. .用静电力和电用静电力和电荷所带电荷量的比值来定义的荷所带电荷量的比值来定义的. .教师教师: :这一节课中我们将采用相类似的方式来建立电势的概念并理解它这一节课中我们将采用相类似的方式来建立电势的概念并理解它. .【情境设置情境设置】 有一个

4、电场强度为有一个电场强度为E E场场的匀强电场的匀强电场, ,如图如图, ,规定电荷在规定电荷在O O点点的电势能为的电势能为0,A0,A为电场中的任意一点为电场中的任意一点, ,设设AOAO的长度为的长度为l,AOl,AO连线与电场线的连线与电场线的夹角为夹角为.( (设问设问1)1)电荷量分别为电荷量分别为q q和和2q2q的试探电荷由的试探电荷由A A点移至点移至O O点的过程中静电力做点的过程中静电力做功分别为多少功分别为多少? ?在在A A点的电势能分别为多少点的电势能分别为多少? ?答案答案: :E E场场qlcos ;2Eqlcos ;2E场场qlcos ;Eqlcos ;E场场

5、qlcos ;2Eqlcos ;2E场场qlcos .qlcos .答案答案: :可以可以. .自主学习自主学习课堂探究课堂探究达标测评达标测评自主学习自主学习 课前预习课前预习感悟新知感悟新知 ( (教师参考教师参考) )情境链接一情境链接一雷电一般产生于对流旺盛的积雨云中雷电一般产生于对流旺盛的积雨云中, ,云的上部以正电荷为主云的上部以正电荷为主, ,下部以负电下部以负电荷为主荷为主. .产生中等强度闪电现象时产生中等强度闪电现象时, ,功率可达一千万瓦功率可达一千万瓦, ,相当于一座小型核相当于一座小型核电站的输出功率电站的输出功率. .若正电荷从云的上部运动到下部若正电荷从云的上部运

6、动到下部, ,静电力对正电荷做功的静电力对正电荷做功的正、负性如何正、负性如何? ?闪电现象中释放的能量从哪里来闪电现象中释放的能量从哪里来? ?信息信息1.1.正电荷从云的上部运动到下部正电荷从云的上部运动到下部, ,静电力对正电荷做正功静电力对正电荷做正功. .2.2.闪电现象中将云层中储存的电势能释放出来闪电现象中将云层中储存的电势能释放出来. .情境链接二情境链接二如图如图( (甲甲) )所示所示, ,我们知道物体的高度降低我们知道物体的高度降低, ,重力做正功重力做正功, ,其重力势能减小其重力势能减小; ;高度升高高度升高, ,重力做负功重力做负功, ,其重力势能增大其重力势能增大

7、. .那么电场中那么电场中, ,当带正电的粒子的当带正电的粒子的运动情景如图运动情景如图( (乙乙) )所示时所示时, ,带正电的粒子沿电场线方向移动带正电的粒子沿电场线方向移动, ,静电力做功静电力做功的正、负性如何的正、负性如何? ?带正电的粒子逆着电场线方向移动带正电的粒子逆着电场线方向移动, ,静电力做功的正、静电力做功的正、负性又如何负性又如何? ?带正电的粒子从带正电的粒子从B B运动到运动到A,A,类比重力做功与重力势能的变化类比重力做功与重力势能的变化关系关系, ,猜想其与静电力做功对应的势能是怎样变化的猜想其与静电力做功对应的势能是怎样变化的? ?信息信息1.1.带正电的粒子

8、沿电场线方向移动带正电的粒子沿电场线方向移动, ,静电力做正功静电力做正功; ;2.2.带正电的粒子逆着电场线方向移动带正电的粒子逆着电场线方向移动, ,静电力做负功静电力做负功; ;3.3.带正电的粒子从带正电的粒子从B B运动到运动到A,A,与静电力做功所对应的与静电力做功所对应的“势能势能”是增加的是增加的. .教材梳理教材梳理一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点阅读教材第阅读教材第15151616页页“静电力做功的特点静电力做功的特点”部分部分, ,结合教材图结合教材图1.4-1,1.4-1,了了解该部分结论的推导过程解该部分结论的推导过程. .静电力做的功只与电荷的静电力做的功只

9、与电荷的 位置和位置和 位置有关位置有关, ,与电荷经过的与电荷经过的 无关无关. .以上结论适用于匀强电场和非匀强电场以上结论适用于匀强电场和非匀强电场. .二、电势能二、电势能阅读教材第阅读教材第16161717页页“电势能电势能”部分部分, ,知道电势能的概念知道电势能的概念, ,认识静电力认识静电力做功与电势能变化的关系式做功与电势能变化的关系式, ,说出电势能的大小与静电力做功的关系说出电势能的大小与静电力做功的关系, ,知道知道零势能点的一般规定零势能点的一般规定. .1.1.概念概念: :电荷在电场中具有的势能电荷在电场中具有的势能. .2.2.静电力做功与电势能变化的关系静电力

10、做功与电势能变化的关系: :静电力做的功等于电势能的静电力做的功等于电势能的 , ,用公式表示用公式表示W WABAB= = . .起始起始终止终止路径路径减少量减少量E EpApA-E-EpBpB3.3.电势能的大小电势能的大小: :电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能, ,等于把它从这点移动到等于把它从这点移动到 位置位置时静电力做的功时静电力做的功. .4.4.零势能点零势能点: :通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷 的电势能规定为的电势能规定为0,0,或把电或把电荷在荷在 上的电势能规定为上的电势能规定为0.0.议一议议一议 教材教材P P1616“思考与讨论思考与讨论”,

11、,如果电荷沿不同路径移动时静电力做的如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一样功不一样, ,还能建立电势能的概念吗还能建立电势能的概念吗? ?为什么为什么? ?答案答案: :由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关, ,所以电荷在某点的电所以电荷在某点的电势能才是确定的势能才是确定的; ;如果电荷沿不同的路径移动时静电力做功不一样如果电荷沿不同的路径移动时静电力做功不一样, ,则电荷从则电荷从电场中某点移到电势能的零点时电场中某点移到电势能的零点时, ,静电力做功也就不同静电力做功也就不同, ,电荷在该点的电势能电荷在该点的电势能也不是唯一确定的也不

12、是唯一确定的, ,电势能的概念也就无法建立了电势能的概念也就无法建立了. .零势能零势能无限远处无限远处大地表面大地表面三、电势三、电势(1)(1)阅读教材第阅读教材第17171818页页“电势电势”部分部分, ,结合教材图结合教材图1.4-4,1.4-4,初步了解电初步了解电势概念的建立过程势概念的建立过程, ,知道电势的单位知道电势的单位. .(2)(2)结合教材图结合教材图1.4-4,1.4-4,简单体会简单体会“沿电场线方向电势逐渐降低沿电场线方向电势逐渐降低”的含义的含义. .电势能电势能 2.2.单位单位: : , ,符号是符号是V.V.3.3.特点特点(1)(1)相对性相对性:

13、:电场中各点电势的高低电场中各点电势的高低, ,与所选取的电势零点的位置有关与所选取的电势零点的位置有关. .(2)(2)标量性标量性: :电势是标量电势是标量, ,只有大小只有大小, ,没有方向没有方向, ,但有正、负但有正、负. .4.4.与电场线的关系与电场线的关系: :沿电场线方向电势逐渐沿电场线方向电势逐渐 . .伏特伏特降低降低议一议议一议 教材教材P P1818“思考与讨论思考与讨论”中关于电势能和电势的讨论及插图中中关于电势能和电势的讨论及插图中, ,我我们一直把试探电荷们一直把试探电荷q q当做正电荷处理当做正电荷处理, ,请把请把q q当做负电荷当做负电荷, ,重复以上讨论

14、重复以上讨论, ,其结其结果与教材果与教材P P1818中的结果是否一致中的结果是否一致? ?答案答案: :结果一致结果一致. .在教材在教材P P1717图图1.4-41.4-4所示中所示中,q,q为正电荷时为正电荷时, ,正电荷在正电荷在A A点的电点的电势能为正值势能为正值, ,正电荷的电势能正电荷的电势能E Ep p与它的电荷量与它的电荷量q q的比值为正的比值为正;q;q为负电荷时为负电荷时, ,负负电荷在电荷在A A点的电势能为负值点的电势能为负值, ,负电荷的电势能负电荷的电势能E Ep p与它的电荷量与它的电荷量q q的比值仍为正的比值仍为正, ,并且比值都是相同的常量并且比值

15、都是相同的常量, ,所以不管正电荷还是负电荷所以不管正电荷还是负电荷, ,电荷在电荷在A A点的电势能点的电势能E Ep p与它的电荷量与它的电荷量q q的比值都是不变的的比值都是不变的, ,即即A A点的电势与所移动电荷的正负无关点的电势与所移动电荷的正负无关. .四、等势面四、等势面阅读教材第阅读教材第18181919页页“等势面等势面”部分部分, ,知道等势面的概念知道等势面的概念, ,结合图结合图1.4-5,1.4-5,体会电场线与等势面的垂直关系体会电场线与等势面的垂直关系. .1.1.定义定义: :电场中电场中 的各点构成的面的各点构成的面. .电势相同电势相同2.2.等势面的特点

16、等势面的特点(1)(1)在同一等势面上移动电荷时静电力在同一等势面上移动电荷时静电力 . .(2)(2)电场线跟等势面电场线跟等势面 , ,并且由电势并且由电势 的等势面指向电势的等势面指向电势 的等势面的等势面. .想一想想一想 同一电场中的两个等势面会相交吗同一电场中的两个等势面会相交吗? ?答案答案: :不相交不相交. .两个不同等势面上点的电势是不同的两个不同等势面上点的电势是不同的, ,不能相交不能相交. .如果相交的话如果相交的话, ,交点这个位置的电势就有两个值交点这个位置的电势就有两个值, ,这是不可能的这是不可能的. .不做功不做功垂直垂直高高低低自主检测自主检测1.1.思考

17、判断思考判断(1)(1)静电力做功虽然与电荷经过的路径无关静电力做功虽然与电荷经过的路径无关, ,但与电荷移动的速度有关但与电荷移动的速度有关.(.() )(2)(2)无论正、负电荷无论正、负电荷, ,只要静电力做正功只要静电力做正功, ,电荷的电势能一定减少电荷的电势能一定减少.(.() )(3)(3)负电荷顺着电场线的方向移动负电荷顺着电场线的方向移动, ,电势能减少电势能减少.(.() )(4)(4)因为沿电场线方向电势降低因为沿电场线方向电势降低, ,所以电势降低的方向就是电场线的方向所以电势降低的方向就是电场线的方向.(.() )(5)(5)等势面上各点的电场强度也是相同的等势面上各

18、点的电场强度也是相同的.(.() )答案答案: : (1) (1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)D D 解析解析: :外力克服静电力对电荷做功时外力克服静电力对电荷做功时, ,由于不知道合力做功的正、负由于不知道合力做功的正、负, ,无法确定电荷动能的增减无法确定电荷动能的增减, ,故选项故选项A,BA,B错误错误. .外力克服静电力做功外力克服静电力做功, ,即即静电力对电荷做负功静电力对电荷做负功, ,电荷的电势能增大电荷的电势能增大, ,故选项故选项C C错误、错误、D D正确正确. .2.2.外力克服静电力对电荷做功时外力克服静电力对电荷做功时( ( ) )A.A.电

19、荷的动能一定增大电荷的动能一定增大B.B.电荷的动能一定减小电荷的动能一定减小C.C.电荷一定从电势能大处移到电势能小处电荷一定从电势能大处移到电势能小处D.D.电荷一定从电势能小处移到电势能大处电荷一定从电势能小处移到电势能大处A A 解析解析: :由点电荷电场线分布以及电势与电场线的关系可知选项由点电荷电场线分布以及电势与电场线的关系可知选项A A正确正确. .4.(20164.(2016甘肃省会宁县一中期中甘肃省会宁县一中期中) )如图所示如图所示, ,实线表示某静电场的电场线实线表示某静电场的电场线, ,虚线表虚线表示该电场的等势面示该电场的等势面, ,下列判断正确的是下列判断正确的是

20、( ( ) )A.1,2A.1,2两点的场强相等两点的场强相等B.2,3B.2,3两点的电势相等两点的电势相等C.1,2C.1,2两点的电势相等两点的电势相等D.1,3D.1,3两点的场强相等两点的场强相等B B解析解析: :电场线的疏密反映场强的大小电场线的疏密反映场强的大小, ,故故1 1点的场强大于点的场强大于2,32,3两点的场两点的场强强, ,选项选项A,DA,D错误错误; ;顺着电场线电势降低顺着电场线电势降低, ,故故1 1点的电势高于点的电势高于2 2点点,2,2点的点的电势等于电势等于3 3点的电势点的电势, ,故选项故选项B B正确正确,C,C错误错误. .5.(20165

21、.(2016惠州期末惠州期末) )如图如图( (甲甲) )所示所示,P,Q,P,Q是电场线上的两点是电场线上的两点, ,在在P P点由静止释放一个点由静止释放一个质子质子, ,仅在静电力的作用下仅在静电力的作用下, ,沿着电场线从沿着电场线从P P点运动到点运动到Q Q点点, ,质子的速度随时间变质子的速度随时间变化的关系如图化的关系如图( (乙乙) )所示所示, ,下列判断正确的是下列判断正确的是( ( ) )A.A.该电场是匀强电场该电场是匀强电场B.B.从从P P点到点到Q Q点点, ,质子受到的静电力减小质子受到的静电力减小C.C.从从P P点到点到Q Q点点, ,质子的电势能增大质子

22、的电势能增大D.PD.P点的电势高于点的电势高于Q Q点的电势点的电势D D解析解析: :由由v-tv-t图像可以看出图像可以看出, ,静止释放一个质子静止释放一个质子, ,仅在静电力的作用下仅在静电力的作用下做加速度越来越大的加速运动做加速度越来越大的加速运动, ,故所受静电力是变力故所受静电力是变力, ,且从且从P P点到点到Q Q点点, ,质子受到的静电力逐渐增大质子受到的静电力逐渐增大, ,选项选项A,BA,B错误错误; ;从从P P点到点到Q Q点静电力对质点静电力对质子做正功子做正功, ,电势能减小电势能减小, ,电势降低电势降低, ,故选项故选项C C错误错误,D,D正确正确.

23、.课堂探究课堂探究 核心导学核心导学要点探究要点探究要点一要点一电势能的概念理解及大小确定电势能的概念理解及大小确定【问题导引问题导引】在如图所示的匀强电场中在如图所示的匀强电场中, ,试探电荷试探电荷q q在从在从A A到到B B的过程中的过程中, ,可能会沿多种路径可能会沿多种路径, ,各种可能的路径中各种可能的路径中, ,静电力做功具有怎样的特点静电力做功具有怎样的特点? ?答案答案: :(1)(1)沿直线从沿直线从A A移动到移动到B,B,静电力静电力F=qE,F=qE,静电力与位移夹角为静电力与位移夹角为,静电力对静电力对试探电荷试探电荷q q做的功做的功W=F|AB|cos =qE

24、|AM|.W=F|AB|cos =qE|AM|.(2)(2)若若q q沿折线沿折线AMBAMB从从A A点移动到点移动到B B点点, ,在线段在线段AMAM上静电力做的功上静电力做的功W W1 1=qE|AM|,=qE|AM|,在在线段线段MBMB上静电力做的功上静电力做的功W W2 2=0,=0,总功总功W=WW=W1 1+W+W2 2=qE|AM|.=qE|AM|.(3)(3)若若q q沿任意曲线从沿任意曲线从A A点移动到点移动到B,B,把路径分为很多小段把路径分为很多小段, ,分别看做直线运动分别看做直线运动, ,所做的总功仍然为所做的总功仍然为W=qE|AM|.W=qE|AM|.由以

25、上的计算结果说明了静电力做功与路径由以上的计算结果说明了静电力做功与路径无关无关, ,只与初、末位置有关只与初、末位置有关. .【要点归纳要点归纳】电势能的理解电势能的理解1.1.系统性系统性: :电势能是由电场和电荷共同决定的电势能是由电场和电荷共同决定的, ,是属于电荷和电场所共有是属于电荷和电场所共有的的, ,我们习惯上说成电荷的电势能我们习惯上说成电荷的电势能. .2.2.相对性相对性: :电势能是相对的电势能是相对的, ,其大小与选定的参考点有关其大小与选定的参考点有关. .确定电荷的电确定电荷的电势能势能, ,首先应确定参考点首先应确定参考点, ,也就是零势能点的位置也就是零势能点

26、的位置. .3.3.标量性标量性: :电势能是标量电势能是标量, ,有正负但没有方向有正负但没有方向. .电势能为正值表示电势能电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能大于参考点的电势能, ,电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能. .思路探究思路探究(1)(1)如何确定电荷的电势能的变化量如何确定电荷的电势能的变化量? ?答案答案: :静电力对电荷做多少正功静电力对电荷做多少正功, ,电荷的电势能减小多少电荷的电势能减小多少; ;静电力对电静电力对电荷做多少负功荷做多少负功, ,电荷的电势能增大多少电荷的电势能增大多少. .(2)(2)如何确定电荷在

27、电场中某点的电势能的大小如何确定电荷在电场中某点的电势能的大小? ?答案答案: :电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零电势能处静电力电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零电势能处静电力做的功做的功. .【例例1 1】 将带电荷量为将带电荷量为6 61010-6-6 C C的负电荷从静电场中的的负电荷从静电场中的A A点移到点移到B B点点, ,克服静克服静电力做了电力做了3 31010-5-5 J J的功的功, ,再从再从B B点移到点移到C C点点, ,静电力做了静电力做了1.21.21010-5 -5 J J的功的功, ,则则(1)(1)电荷从电荷从A A点移到点移到B B点点, ,

28、再从再从B B点移到点移到C C点的过程中电势能共改变了多少点的过程中电势能共改变了多少? ?(2)(2)如果规定如果规定A A点的电势能为零点的电势能为零, ,则该电荷在则该电荷在B B点和点和C C点的电势能分别为多少点的电势能分别为多少? ?答案答案: : (1) (1)增加了增加了1.81.81010-5-5 J J(2)3(2)31010-5-5 J J1.81.81010-5-5 J J解析解析: :(1)(1)电荷从电荷从A A点移到点移到B B点克服静电力做了点克服静电力做了3 31010-5-5 J J的功的功, ,电势能电势能增加了增加了3 31010-5-5 J; J;从

29、从B B点移到点移到C C点的过程中静电力做了点的过程中静电力做了1.21.21010-5-5J J的功的功, ,电势能减少了电势能减少了1.21.21010-5-5 J, J,由由A A点到点到C C点的整个过程电势能增加了点的整个过程电势能增加了3 31010-5-5 J-1.2 J-1.21010-5-5 J=1.8 J=1.81010-5-5 J. J.(2)(2)如果规定如果规定A A点的电势能为零点的电势能为零, ,电荷从电场中的电荷从电场中的A A点移到点移到B B点点, ,克服静克服静电力做了电力做了3 31010-5-5 J J的功的功, ,电势能增加了电势能增加了3 310

30、10-5-5 J, J,所以电荷在所以电荷在B B点的点的电势能为电势能为E EpBpB=3=31010-5-5 J; J;由由A A点到点到C C点的整个过程电势能增加了点的整个过程电势能增加了1.81.81010-5-5 J, J,所以电荷在所以电荷在C C点的电势能为点的电势能为E EpCpC=1.8=1.81010-5-5 J. J.规律方法规律方法 电势能增减的判断方法电势能增减的判断方法(1)(1)做功判断法做功判断法: :无论正、负电荷无论正、负电荷, ,只要静电力做正功只要静电力做正功, ,电荷的电势能一定减电荷的电势能一定减小小; ;反之亦然反之亦然. .(2)(2)电场线判

31、断法电场线判断法: :正电荷顺着电场线的方向移动时正电荷顺着电场线的方向移动时, ,电势能逐渐减小电势能逐渐减小; ;逆着逆着电场线的方向移动时电场线的方向移动时, ,电势能逐渐增大电势能逐渐增大. .负电荷与之相反负电荷与之相反. .( (教师备用教师备用) )变式变式: :例例1 1中中, ,若规定若规定B B点的电势能为零点的电势能为零, ,则电荷在则电荷在A,CA,C两点的电势能分别两点的电势能分别为多少为多少? ?解析解析: :由于电荷从由于电荷从A A点移动到点移动到B B点点, ,克服静电力做功克服静电力做功3 31010-5-5 J, J,即静电力即静电力做了做了-3-3101

32、0-5-5 J J的功的功, ,则则E EpApA=-3=-31010-5-5 J; J;电荷从电荷从B B点移动到点移动到C C点静电力做点静电力做了了1.21.21010-5-5 J J的功的功, ,那么电荷从那么电荷从C C点移动到点移动到B B点克服静电力做功点克服静电力做功1.21.21010-5-5 J, J,即静电力做了即静电力做了-1.2-1.21010-5-5 J J的功的功, ,即即E EpCpC=-1.2=-1.21010-5-5 J. J.答案答案: :-3-31010-5-5 J J-1.2-1.21010-5-5 J J例例1-1:1-1:如图所示如图所示, ,把负

33、电荷把负电荷q q放在放在A,BA,B点点, ,它在哪一点的电势能较大它在哪一点的电势能较大? ?取取无穷远处的电势能为零无穷远处的电势能为零, ,负电荷负电荷q q在这个电场中的电势是正值还是负值在这个电场中的电势是正值还是负值? ?解析解析: :假设负电荷假设负电荷q q由由A A点移到点移到B B点点, ,因静电力吸引因静电力吸引, ,所以静电力对负电荷所以静电力对负电荷做负功做负功, ,因为静电力做负功因为静电力做负功, ,电势能增大电势能增大, ,所以该负电荷在所以该负电荷在B B点电势能较点电势能较大大. .由于把该负电荷由由于把该负电荷由A A点点( (或或B B点点) )移到无

34、穷远过程中移到无穷远过程中, ,静电力做负功静电力做负功, ,电势能增大电势能增大, ,到达无穷远时到达无穷远时, ,电势能为零电势能为零, ,因此负电荷在这个正点电荷因此负电荷在这个正点电荷的电场中的电势能为负值的电场中的电势能为负值. .答案答案: :B B点负值点负值针对训练针对训练1 1: :如图所示如图所示, ,带箭头的线表示某一电场的电场线带箭头的线表示某一电场的电场线. .在静电力作用下在静电力作用下, ,一带电粒子一带电粒子( (不计重力不计重力) )经经A A点飞向点飞向B B点点, ,径迹如图中虚线所示径迹如图中虚线所示, ,下列说法正确下列说法正确的是的是( ( ) )A

35、.A.粒子带正电粒子带正电B.B.粒子在粒子在A A点加速度大点加速度大C.C.粒子在粒子在B B点动能大点动能大D.A,BD.A,B两点相比两点相比, ,带电粒子在带电粒子在B B点电势能较高点电势能较高D D解析解析: :电场线的方向向上电场线的方向向上, ,根据粒子的运动轨迹可以判断得出粒子受到根据粒子的运动轨迹可以判断得出粒子受到的静电力方向与电场线的方向相反的静电力方向与电场线的方向相反, ,所以该粒子带负电所以该粒子带负电, ,选项选项A A错误错误; ;电电场线密的地方电场强度大场线密的地方电场强度大, ,所以粒子在所以粒子在B B点受到的静电力大点受到的静电力大, ,在在B B

36、点时的点时的加速度较大加速度较大, ,所以选项所以选项B B错误错误. .从从A A到到B B的过程中的过程中, ,静电力对粒子做负功静电力对粒子做负功, ,所以粒子的动能减小所以粒子的动能减小, ,电势能增加电势能增加, ,所以选项所以选项C C错误、错误、D D正确正确. .要点二要点二电势的理解及高低判断电势的理解及高低判断【问题导引问题导引】如图所示的匀强电场如图所示的匀强电场, ,场强为场强为E,E,取取O O点为零势能点点为零势能点,A,A点距点距O O点为点为l,AOl,AO连线与电连线与电场线的夹角为场线的夹角为.电荷量分别为电荷量分别为q,2q,3qq,2q,3q的正的试探电

37、荷在的正的试探电荷在A A点的电势能分别点的电势能分别为多少为多少? ?它们的电势能与其电荷量的比值有何关系它们的电势能与其电荷量的比值有何关系? ?答案答案: :由由WAO=Eqlcos ,WAO=Eqlcos ,知电荷量为知电荷量为q,2q,3qq,2q,3q的正的试探电荷在的正的试探电荷在A A点的电势能点的电势能分别为分别为Eqlcos ,2Eqlcos ,3Eqlcos ;Eqlcos ,2Eqlcos ,3Eqlcos ;电势能与电荷量的比值均为电势能与电荷量的比值均为Elcos ,Elcos ,说明该比值与试探电荷的电荷量无关说明该比值与试探电荷的电荷量无关. .【要点归纳要点归

38、纳】对电势的理解对电势的理解1.1.相对性相对性: :电场中某点的电势具有相对性电场中某点的电势具有相对性, ,也就是说电场中某点的电势跟电势也就是说电场中某点的电势跟电势( (能能) )零点位置的选取有关零点位置的选取有关. .常取离场源电荷无限远处的电势为零常取离场源电荷无限远处的电势为零, ,在实际应用在实际应用中常取大地的电势为零中常取大地的电势为零. .2.2.固有性固有性: :电势仅与电场中某点有关电势仅与电场中某点有关, ,与静电力做功的值及试探电荷的电荷量、与静电力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关电性无关. .3.3.标矢性标矢性: :电势是标量电势是标量, ,但具有正负但

39、具有正负, ,电势的正值表示该点的电势高于零电势点电势的正值表示该点的电势高于零电势点; ;负值表示该点的电势低于零电势点负值表示该点的电势低于零电势点. .A A 规律方法规律方法 电势高低的判断方法电势高低的判断方法(1)(1)电场线法电场线法: :沿电场线方向沿电场线方向, ,电势越来越低电势越来越低; ;(2)(2)电势能判断法电势能判断法: :对于正电荷对于正电荷, ,电势能越大电势能越大, ,所在位置的电势越高所在位置的电势越高; ;对于负电对于负电荷荷, ,电势能越小电势能越小, ,所在位置的电势越高所在位置的电势越高. .( (教师备用教师备用) )变式变式: :如果把电荷量如

40、果把电荷量q=1.0q=1.01010-8-8 C C的电荷从无限远移到电场中的的电荷从无限远移到电场中的A A点点, ,需要克需要克服静电力做功服静电力做功W=1.2W=1.21010-4-4 J, J,那么那么, ,(1)q(1)q在在A A点的电势能和点的电势能和A A点的电势各是多少点的电势各是多少? ?(2)q(2)q未移入电场前未移入电场前,A,A点的电势是多少点的电势是多少? ?(2)A(2)A点的电势是由电场本身决定的点的电势是由电场本身决定的, ,跟跟A A点是否有电荷无关点是否有电荷无关, ,所以所以q q未未移入电场前移入电场前,A,A点的电势仍为点的电势仍为1.21.2

41、10104 4 V. V.答案答案: : (1)1.2 (1)1.21010-4-4 J J1.21.210104 4 V V(2)1.2(2)1.210104 4 V V针对训练针对训练2:2:带电荷量为带电荷量为1.01.01010-2-2 C C的粒子的粒子, ,在电场中先后飞经在电场中先后飞经A,BA,B两点两点, ,飞经飞经A A点时的动能为点时的动能为10 J,10 J,飞经飞经B B点时的动能为点时的动能为40 J.40 J.已知已知A A点的电势为点的电势为-700 V,(-700 V,(不不计粒子的重力计粒子的重力).).求求: :(1)(1)粒子从粒子从A A到到B B静电

42、力做多少功静电力做多少功? ?(2)(2)带电粒子在带电粒子在A A点的电势能是多少点的电势能是多少? ?(3)B(3)B点的电势是多少点的电势是多少? ?解析解析: :(1)(1)根据动能定理得根据动能定理得W WABAB=E=Ek k=(40-10)J=30 J.=(40-10)J=30 J.答案答案: : (1)30 J (1)30 J(2)-7 J(2)-7 J(3)-3 700 V(3)-3 700 V要点三要点三等势面与电场线等势面与电场线【问题导引问题导引】在电场中在电场中, ,电势相等的点构成的面叫做等势面电势相等的点构成的面叫做等势面, ,等势面与电场线类似等势面与电场线类似

43、, ,也可以也可以反映电场的情况反映电场的情况, ,那么电场线与等势面必然有一定的关系那么电场线与等势面必然有一定的关系, ,即等势面一定跟电即等势面一定跟电场线垂直场线垂直, ,如何解释该结论如何解释该结论? ?答案答案: :在同一等势面上移动电荷时在同一等势面上移动电荷时, ,电势能不变电势能不变, ,所以静电力不做功所以静电力不做功, ,即静电力即静电力方向与等势面垂直方向与等势面垂直, ,如果不垂直如果不垂直, ,电场强度就有一个沿着等势面的分量电场强度就有一个沿着等势面的分量, ,在等在等势面上移动电荷时静电力就要做功势面上移动电荷时静电力就要做功, ,所以等势面一定跟电场线垂直所以

44、等势面一定跟电场线垂直. .( (教师备用教师备用) )【要点归纳要点归纳】1.1.沿电场线方向的等势面电势降低沿电场线方向的等势面电势降低, ,由等势面可以直接判断电场中各点由等势面可以直接判断电场中各点电势的高低及两个等势面之间的电势差电势的高低及两个等势面之间的电势差. .2.2.等差等势面密的地方等差等势面密的地方, ,电场强度较强电场强度较强; ;等差等势面疏的地方等差等势面疏的地方, ,电场强度电场强度较弱较弱. .【例例3 3】 (2016 (2016桂林十八中开学考试桂林十八中开学考试)()(多选多选) )如图所示如图所示, ,曲线表示电场中关于曲线表示电场中关于x x轴轴对称

45、的等势面对称的等势面, ,在在x x轴上有轴上有a,ba,b两点两点. .若一带电粒子沿若一带电粒子沿x x轴从轴从a a点移到点移到b b点点, ,静电力做静电力做负功负功, ,则下列说法正确的是则下列说法正确的是( ( ) )A.aA.a点的电场强度方向与点的电场强度方向与x x轴方向相同轴方向相同B.aB.a点的电场强度大于点的电场强度大于b b点的电场强度点的电场强度C.C.带电粒子的电势能一定增加带电粒子的电势能一定增加D.D.带电粒子的动能一定增加带电粒子的动能一定增加思路探究思路探究 (1)(1)如何由等势面的分布确定电场强度的方向如何由等势面的分布确定电场强度的方向, ,大小大

46、小? ?答案答案: :某点垂直于等势面且指向电势低处的方向为电场强度的方向某点垂直于等势面且指向电势低处的方向为电场强度的方向. .等势面较密处等势面较密处, ,电场线分布也密集电场线分布也密集, ,电场强度就大电场强度就大. .(2)(2)如何由静电力做功的特点来判断带电粒子的动能的变化情况如何由静电力做功的特点来判断带电粒子的动能的变化情况? ?答案答案: :若粒子只有静电力做功若粒子只有静电力做功, ,则静电力的功就为合力的功则静电力的功就为合力的功. .静电力静电力做正功时做正功时, ,带电粒子动能增加带电粒子动能增加; ;静电力做负功时静电力做负功时, ,带电粒子动能减小带电粒子动能

47、减小. .ACAC解析解析: :沿着电场线方向电势降低沿着电场线方向电势降低, ,所以所以a a点的电场强度方向与点的电场强度方向与x x轴方向相轴方向相同同, ,故故A A正确正确;b;b点的等势面比点的等势面比a a点的等势面密点的等势面密, ,等势面越密集的地方电场等势面越密集的地方电场线密集线密集, ,则则b b点电场线密集点电场线密集, ,即即a a点的场强小于点的场强小于b b点的场强点的场强, ,故故B B错误错误; ;若一若一带电粒子沿带电粒子沿x x轴从轴从a a点移到点移到b b点点, ,静电力做负功静电力做负功, ,则带电粒子的电势能一则带电粒子的电势能一定增加定增加,

48、,若只有静电力做功若只有静电力做功, ,则动能减小则动能减小, ,故故C C正确正确,D,D错误错误. .规律方法规律方法 等势面和电场线的应用等势面和电场线的应用(1)(1)已知等势面的情况时已知等势面的情况时, ,可作等势面的垂线来确定电场线可作等势面的垂线来确定电场线, ,并由并由“电势降电势降低低”的方向确定电场线方向的方向确定电场线方向. .(2)(2)已知电场线时已知电场线时, ,可作电场线的垂线来确定等势面可作电场线的垂线来确定等势面, ,并由并由“沿电场线方向沿电场线方向电势降低电势降低”确定等势面的电势高低确定等势面的电势高低. .AC AC 例例3-2:3-2:如图为一头大

49、一头小的导体周围等势面和电场线如图为一头大一头小的导体周围等势面和电场线( (带有箭头的线为电带有箭头的线为电场线场线) )示意图示意图, ,已知两个相邻等势面间的电势差相等已知两个相邻等势面间的电势差相等, ,则则( ( ) )A.aA.a点和点和d d点的电场强度一定相同点的电场强度一定相同B.aB.a点的电势一定低于点的电势一定低于b b点的电势点的电势C.C.将负电荷从将负电荷从c c点移到点移到d d点点, ,静电力做正功静电力做正功D.D.将正电荷从将正电荷从c c点沿虚线移到点沿虚线移到e e点点, ,电势能先减小后增大电势能先减小后增大B B解析解析: :a a点和点和d d点

50、的电场强度大小相等点的电场强度大小相等, ,方向不同方向不同, ,故选项故选项A A错误错误; ;根据根据沿着电场线的方向电势逐渐降低和同一等势面上的各点电势相等沿着电场线的方向电势逐渐降低和同一等势面上的各点电势相等, ,可判断选项可判断选项B B正确正确;c;c点、点、d d点在同一等势面上点在同一等势面上, ,将负电荷从将负电荷从c c点移到点移到d d点点, ,静电力不做功静电力不做功, ,故选项故选项C C错误错误; ;将正电荷从将正电荷从c c点沿虚线移到点沿虚线移到e e点点, ,静静电力先做负功再做正功电力先做负功再做正功, ,电势能先增大后减小电势能先增大后减小, ,故选项故

51、选项D D错误错误. .A A 达标测评达标测评 随堂演练随堂演练检测效果检测效果ACAC1.(1.(多选多选) )如图所示如图所示,A,B,A,B为真空中的两个点电荷为真空中的两个点电荷,O,O为为A,BA,B连线的中点连线的中点,MN,MN为为A,BA,B连线的中垂线连线的中垂线, ,电场线的分布关于电场线的分布关于MNMN对称对称. .以下判断正确的是以下判断正确的是( ( ) )A.A,BA.A,B为等量异种电荷为等量异种电荷B.MB.M点电势高于点电势高于O O点电势点电势C.MC.M点场强小于点场强小于O O点场强点场强D.D.正检验电荷在正检验电荷在M M点的电势能大于在点的电势能大于在O O点的电势能点的电势能解析解析: :由电场线的分布可知由电场线的分布可知A,BA,B为等量异种电荷为等量异种电荷, ,选项选项A A正确正确;M,N;M,N为为等势线等势线,M,M点电势等于点电势等于O O点电势点电势, ,正检验电荷在正检验电荷在M M点的电势能等于在点的电势能等于在