电势能和电势教案

4、理解电势与场强无直接的关系。
教学重点
1、理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义
2、应用电势能的概念求解静电力对电荷所做的功。
教学难点
1、应用电势能的变化求解静电力对电荷所做的功。
2、电势与场强无直接的关系；
3、掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
电势能和电势教案
本讲是First章静电场中的重要组成重要组成部分，也是难点部分。我们在Secord讲学习过了电场和电场强度之后，知道了电场对电荷有力的作用，也知道了描述电场的一个全新物理量等知识。这些知识都为本节课的内容打好了基础，那么电荷在电场中运动时电场力会不会对电荷做功，做功的话就会对应一种能量的改变，这种能量又是什么能，又该如何来表述这种能量，本节课我们来学习电势能和电势。
(4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面..
分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
（1）q沿直线从A到B
（2）q沿折线从A 到M 、再从 M到B
（3）q沿任意曲线线A到B
结果都一样即：W=qELAM=qELABcos
结论：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。
3.【题干】下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强度也相等的是()
【答案】D
【解析】匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇等间距的平行平面，A中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相等；B中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强大小相等、方向不同；C中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强方向不同；在D中，a、b两点的电势相等，而且场强的方向相同、大小相等，故本题选D.
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或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.
三、电势
对电势的理解
(1)定义及公式：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，即φ＝ ，单位为伏特，符号为V.
(2)电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低.
(3)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.
【睛】考查等势面的关系
1、【题干】将一正电荷从无穷远处移入电场中M点，电势能减少了8.0×10－9J，若将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10－9J，则下列判断中正确的是()
A.φM＜φN＜0B.φN＞φM＞0
C.φN＜φM＜0D.φM＞φN＞0
【答案】C
【解析】取无穷远处电势为零，则正电荷在M点的电势能为－8×10－9J，负电荷在N点的电势能为9×10－9J.由φ＝ 知，M、N点的电势φM＜0，φN＜0，且|φN|＞|φM|，即φN＜φM＜0，故C正确.
（1）电势能：由于移动电荷时静电力做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。
静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的变化量。写
成式子为：
注意：
①.电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加
②.电场力做多少功， 电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。
【题干】(多选)关于电势，下列说法正确的是()
A.电场中某点的电势大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，电场力所做的功
B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关
C.由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低
D.电势是描述电场能的性质的物理量
【答案】ABD
【解析】由电势的定义可知A正确；由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B正确；虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，因此C错误；电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D正确.
关于电势能零点的规定：（大地或无穷远默认为零）
所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：
.
1.电势是反映电场性质的物理量，与放入的试探电荷无关.
2.电势具有相对性，其大小与零电势的选取有关，常取无限远处或大地的电势为零.
同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5J.
(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5J.
C点的电势能为EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5J.
【点睛】电场力做功只与两点间的电势差有关
适用学科
高中物理
适用年级
高二
适用区域
人教版区域
课时时长（分钟）
2课时
知识点
电势能和电势
教学目标
1.、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。
2、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。
3、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。
1、【题干】如图，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面.A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，下列判断正确的是()
A.A点场强等于B点场强
B.C点电势高于B点电势
C.将电子从A点移到B点，电场力不做功
D.将质子从A点移到C点，其电势能增加
【答案】C
【解析】A、B两点场强大小相等，方向不同，A错；A、B两点电势相等，均高于C点电势，B错；A、B在同一等势面上，将电子从A点移到B点，电势能不变，电场力不做功，C对；由于φA＞φC，质子带正电，故由A点到C点，质子的电势能减少，D错.
基础知识回顾
（1）重力做功与重力势能的变化及二者之间的关系。重力做功与路径无关，仅与物体始末位置有关。重力做正功，物体的重力势能减少，重力做负功（或物体克服重力做功），物体的重力势能增加。
（2）复习功和能量的关系。功是能量转化的量度。
一、静电力做功的特点
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(填“有关”或“无关”)，与电荷经过的路径无关(填“有关”或“无关”)，该结论在任何电场中均成立.
【点睛】考查电场力做功及电势与电势能之间的关系
【题干】关于静电场的等势面，下列说法正确的是()
A.两个电势不同的等势面可能相交
B.电场线与等势面处处相互垂直
C.同一等势面上各点电场强度一定相等
D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功
【答案】B
【解析】若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，A错；电场线一定与等势面垂直，B对；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相同，C错；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功，故D错.
2.由等势面可以确定电场线：因为电场线总和等势面垂直，所以已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布.
3.由等差势面的疏密，可以定性地确定场强的大小，等势面密处，场强较大.
电场
电场线图样
简要描述
正点电荷
发散状
负点电荷
会聚状
等量同号电荷
相斥状
等量异号电荷
相吸状
匀强电场
平行的、等间距的、同向的直线
D．将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较大
【答案】BC
【解析】由两等量异种点电荷的电场线分布知：过Q和－Q连线的垂直平分线Ob的等势面为零势能面，因此将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点做的功相同，因此正试探电荷电势能的变化相同，D错。点b在零势能面上，b点电势为零，由场强的合成法则知，b点的场强不为零，方向平行x轴向右，A错。在a点放一正的试探电荷，所受的电场力方向向右，当沿x轴正方向移动时，电场力做正功电势能减少，在O点减为零，过了O点电势能为负值，所以正的试探电荷在a点电势能大于零，反之若从O点移到a点，电场力与运动方向相反，因此电场力做负功即克服电场力做功，B、C正确。
【点睛】沿着电场线的方向，电势逐渐减小
【题干】将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5J的功，则
(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？
(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？
【题干】(多选)如图，两电荷量分别为Q(Q>0)和－Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y轴O点上方。取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是()
A．b点电势为零，电场强度也为零
B．正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右
C．将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功
③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷
在任一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
④． 求电荷在电场中某点具有的电势能
电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W
(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？
【解析】(1)WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5) J＝－1.8×10－5J.
电势能增加了1.8×10－5J.
(2)如果规定A点的电势能为零，由公式得该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J.