高中物理 第一章 静电场 1.4 电势能和电势学案 新人教版选修3-1

1、第一章第四节电势能和电势学习目标1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化的关系.2.理解电势能、电势的概念，能根据电场线判断电势高低.3.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点任务一：完成下列两个问题，总结并写出静电力做功特点。1如图1所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？图1答案静电力FqE，静电力与位移夹角为，静电力对试探电荷q做的功WF|AB|cos qE|AM|.在线段AM上静电力做的功W1qE|AM|，在线段MB上静电力做的功W20，总功WW1W2qE|AM|.2若q沿任意

2、曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论答案WqE|AM|.电荷在匀强电场中从不同路径由A运动到B，静电力做功相同说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关总结静电力做功的特点1静电力做功的特点：静电力对某电荷所做的功，与该电荷的电荷量有关，与电荷经过的路径无关，与电场是否是匀强电场也无关2静电力做功与重力做功相似，只要初、末位置确定了，移动电荷q做的功就是确定值任务二：仔细阅读课本，完成下列问题。类比重力做功与重力势能变化的关系，静电力做正功，电势能如何变化？静电力做负功，电势能如何变化？静电力做功与电势能变化有怎样的数量关系？答案静电力做正功，电势能减少；静电力做负功

3、，电势能增加静电力做功的值等于电势能的变化量，即：WABEpAEpB.总结电势能特点：1电势能：由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能，可用Ep表示2电场力做功是电势能变化的量度，用公式表示为WABEpAEpB，即电场力做正功，电荷的电势能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加3电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功4电势能具有相对性电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零 当正电荷顺着电场线运动时，静电力做什么功？电势能是增加还是减少？当负电荷顺着电场线运动时

4、，静电力做什么功？电势能是增加还是减少？答案正电荷顺着电场线运动时，静电力做正功，电势能减少负电荷顺着电场线运动时，静电力做负功，电势能增加任务三：阅读课本，完成下列问题。1.如图2所示的匀强电场，场强为E，取O点为零势能点，A点距O点为l，AO连线与电场线的夹角为.电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能为多少？电势能与电荷量的比值各是多少？图2答案由EpAEpOWAOEqlcos ，知电荷量为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为Eqlcos 、2Eqlcos ；电势能与电荷量的比值相同，都为Elcos .总结提高：1电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势如果用

5、表示电势，用Ep表示电荷q的电势能，则，单位为伏特，符号为V.2电势的标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分，电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低3电势的相对性：零电势点的选取原则：一般选大地或无限远处为零电势点，只有选取了零电势点才能确定某点的电势大小4电势是描述电场性质的物理量，决定于电场本身，与试探电荷无关5判断电势高低的方法：(1)利用电场线：沿着电场线方向电势逐渐降低(此为主要方法)；(2)利用公式判断，即在正电荷的电势能越大处，电势越高，负电荷电势能越大处，电势越低任务四：阅读课本，完成下列问题。1类比地图上的等高线，简述什么是等势面？答案电场中电势相等的点

6、构成的面2为什么等势面一定跟电场线垂直？答案在同一等势面上移动电荷时，电势能不变，所以电场力不做功，即电场力方向与等势面垂直，如果不垂直，电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等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总结提高：1电场中电势相同的各点构成的面叫等势面2等势面的特点：(1)在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面(3)等势面密的地方，电场强度较强；等势面疏的地方，电场强度较弱(4)任意两个等势面不相交延伸思考请大致画出点电荷、等量异号点电荷、等量同号点电荷和匀强电场的等势面简述它们的特点？答案(1)点电荷的等势面：点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面(2)等量异号点电荷的等势面：等量异号点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线(3)等量同号点电荷的等势面：等量正点电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低连线上和中垂线上关于中点的对称点等势等量负点电荷连线的中点电势最高，中垂线上该点的