高二物理上学期选修3-1课件：第一章 静电场 1.4

4.等势面： (1)定义：电场中_电__势__相同的各点构成的面。 (2)等势面特点。 ①沿同一等势面移动电荷，静电力_不__做__功__。 ②等势面一定和电场线(或电场强度方向)_垂__直__。
(3)等势面的形状如图所示。
【预习小测】 1.一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点 时，电场力做了5×10-6J的正功，那么( ) A.电荷在B处时将具有5×10-6J的电势能 B.电荷在B处时将具有5×10-6J的动能 C.电荷的电势能增加了5×10-6J D.电荷的动能增加了5×10-6J
WM＝6109
q
q
J；对负电荷：
WN∞=EpN-0=-qφN，φN=
WN＝7109
q
q
；J 所以φN<φM<0，
选项C正确。
主题一 静电力做功的特点 电势能 【互动探究】 如图所示：让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中， 沿几条不同路径从A点运到B点。
试结合上述情景，讨论下列问题： (1)分别计算甲、乙、丙三图中静电力对电荷做功的多 少。 提示：可以根据功的公式W=FLcosθ计算出各种情况下 电场力做的功。 ①图甲中，静电力对电荷所做的功 W=F·|AB|=qE·|AB|=qE·|AM|。
②标矢性：电势是标量，只有大小，没有_方__向__，但有 _正__负__。 ③固有性：电势是表示电场_能__量__属性的一个物理量， 在电场中某点电势的高低由_电__场__本__身__决定，与在该点 是否有试探电荷、电荷的电性、电荷量_无__关__。 (5)与电场线关系：沿电场线方向电势_降__低__得最快。
4 电势能和电势
【自主预习】 1.静电力做功的特点：在静电场中移动电荷时，静电 力做的功与电荷的_起__始__位置和_终__止__位置有关，与电荷 经过的_路__径__无关，这跟重力做功的特点类似。
2.电势能： (1)定义：电荷在电场中所具有的_势__能__，叫电势能， 单位是焦耳(J)。 (2)标矢性：电势能是_标__量__，但有正、负之分。当电荷 的电势能为正值时，表示比电荷在零电势能位置的电 势能_大__；为负值时，表示比电荷在零电势能位置的电 势能_小__。
(5)变化情况：同一电场中，在同样的两点间，移动正 电荷与移动负电荷，电荷的电势能的增减是_相__反__的。
3.电势： (1)定义：电场中某一点的电势等于电荷在该点的_电__ _势__能__与它的_电__荷__量__的比值。 (2)公式： E p 。
q
(3)单位：国际单位制中，电势的单位是_伏__特__，符号是 V，1V=_1_J_/_C_。 (4)特点。 ①相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的_零__电__ _势__的位置有关，一般情况下取_无__穷__远__或大地为零电势 位置。
②图乙中，静电力对电荷所做的功 W=F·cosθ|AB|=qE·|AM|。 ③图丙中，用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼 近曲线ANB，与静电力平行的短折线的长度之和等于 |AM|，因此静电力对电荷所做的功 W=W1+W2+W3+…=qE·|AM|。
(2)通过问题(1)中三种情况下的做功的数据，请总结 静电力做功的特点。 提示：静电力做的功只与电荷的起始位置和终止位置 有关，与电荷经过的路径无关。
为6.0×10-9J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移
向无穷远处，电场力做功为7.0×10-9J，则M、N两点
的电势φM、φN的关系为( )
A.φM<φN<0
B.φN>φM>0
C.φN<φM<0
D.φM>φN>0
【解析】M，φM=
【探究总结】 1.静电力做功的特点： (1)静电力对电荷所做的功与电荷的起始位置和终止位 置有关，而与电荷经过的路径无关。该结论不仅适用 于匀强电场，而且适用于非匀强电场。 (2)在匀强电场中，电场力做的功为W=qEd，其中d为沿 电场线方向的位移。
(3)结合图甲，类比重力做功与重力势能的关系，思考 静电力做功与电势能有什么关系。 提示：在图甲中，正电荷从A移到B静电力做正功，电 势能减少，正电荷从B移到A静电力做负功，电势能增 加。重力做的功等于重力势能的减少量，即WG=EpA-EpB。 类似地，静电力做功与电势能的关系为：静电力做功 等于电势能的减少量，即WAB=EpA-EpB。
(4)类比重力势能，如何求电荷在某点的电势能？请举 例说明。 提示：重力势能具有相对性，求重力势能时，首先要 选取零势能面，电势能也具有相对性，故求电势能时 也要首先确定零势能面，然后根据WAB=EpA-EpB求得。例 如，在图甲中，若规定电荷在B点的电势能为零，则电 荷在A点的电势能等于WAB，即电荷在某点的电势能等于 静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。
【解析】选B、C。顺着电场线电势逐渐降低，即 φA>φB，由电场线疏密可知，EA<EB，故A错，B对。由 电场力做功与电势能变化的关系可知，+q从A移到B， 电场力做正功，电势能减少，C对。负电荷从A移到B， 电场力做负功，电势能增加，EpA<EpB，故D错。
3.将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功
【解析】选D。电场力对电荷做了正功，表明电荷的电 势能减少了。但由于不知道零势能点的位置，所以电 荷在A、B点的电势能无法确定；因为电荷仅在电场力 作用下运动，电场力做正功，电势能转化为动能，故 只有D选项正确。
2.(多选)如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正 确的是( )
A.电势φA<φB，场强EA>EB B.电势φA>φB，场强EA<EB C.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，电场力做正功， 电势能减少 D.将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有 的电势能EpA>EpB
(3)相对性：电势能是相对的，只有当_零__电__势__能__位置确 定以后，电荷在电场中某点的电势能才有确定的值。 通常规定：电荷在大地表面或_无__穷__远__处__的电势能为零。 (4)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__的减少量。电荷在某点的电势能等于把它从 这点移到_零__势__能__位置时静电力做的功。