高中物理选修3-1
1.4 电势和电势能（第二课时）
新知导入
上节我们学习了电势能，知道了带电粒子在电场中会具有能量，但电势能是粒子与场共有的，那能不能定义或找出一个与粒子无关的量，只与场有关，用来描述电场能的性质呢？
新知讲解
电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能”呢？
电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。
新知讲解
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
一、电势
设EP0 =0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
新知讲解
1、定义：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。
2、定义式：
3、物理意义：描述电场的能的性质的物理量。
4、单位：1J/C=1V
5、电势是标量：只有大小，没有方向，但有正负之分，计算时带入正负号。负电势表示比零电势低。
新知讲解
6、电势的相对性：某点的电势有正负，表示该点电势比零电势点高还是低与零电势的选取有关。通常选取大地或无穷远处作为零电势位置。
+
A
B
C
E pA
E pB
E pC
φA
φB
φc
+q
>
>
>
>
+
A
B
C
E pA
E pB
E pC
φA
φB
φc
-q
<
<
>
>
新知讲解
7、正点电荷电场中各点电势均为正；负点电荷电场中各点电势均为负。
8、沿着电场线方向，电势如何变化呢？
沿着电场线的方向，电势越来越低
新知讲解
9、等量同种电荷和等量异种电荷的电势：
1）等量同种电荷：沿电场线方向递减，但中垂线上仍有电势。
2）等量异种电荷：沿电场线方向递减，中垂线上电势为0。
新知讲解
二、等势面
1、定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。
2、约定：为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等。（等差等势面）
三、几种典型分布的等势面
1）单个点电荷：
特点：以点电荷为球心的一簇球面。
新知讲解
2）匀强电场：
特点：垂直于电场线的一簇平面。
3）等量异种点电荷：
特点：两簇对称的曲面。
4）等量同种点电荷：
特点：两簇对称的曲面。
5）形状不规则的带电导体：
特点：静电平衡的导体是等势体，表面是等势面。
新知讲解
四、等势面与等高面的类比
新知讲解
（1）在同一等势面上的任何两点间移动电荷，由于电势差为零，电场力不做功。
（2）等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直。
（3）电场线由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。
（4）等差等势面越密，电场线也越密。
（5）等势面不相交。
五、等势面的性质：
问题：等势面为什么不能相交？
课堂练习
1、下列说法中正确的是 （ ）
A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；
B、电荷在场强为零处的电势能也为零；
C、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等；
D、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势能必为零。
D
课堂练习
2、关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正确的是（ ）
A、某点电势高，说明该点电势能大；
B、某点电势高，说明该点电场做功本领强；
C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电势一定降低；
D、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作用下运动，电势能一定减少，同时它一定是从电势低处移向电势高处。
D
拓展提高
1、如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知：
A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B、粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C、粒子从K到L的过程中，电势能增加
D、粒子从L到M的过程中，动能减少
拓展提高
2、在一点电荷Q产生的电场中，一个粒子（带正电荷）通过时的轨迹如图所示，图中虚线则表示电场的两个等势面a、b，以下说法中正确的是（??? ） A．点电荷Q可能为正电荷，也可能为负电荷 B．运动中 粒子总是克服电场力做功 C． 粒子在a、b两等势面时的动能一定有Eka>Ekb D． 粒子在经过a、b两等势面上时的电势能一定有εa>εb
C
课堂总结
作业布置
请同学们课下完成教师布置的作业，课后习题及练习册中相应部分
谢谢
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1.4 电势能和电势（第二课时）
一、学习目标
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。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。
3.通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。
4.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，增强科学探究的价值观。
二、自主预习
一、电势
1、电势
①定义：电荷在电场中某一点的 与它的 的比值，用 表示，即 。
②单位：伏特，符号：V，且1V=1J/c.
2、电势的特点
①电场中某点的电势的高低是由电场中该点的 决定的，跟试探电荷的 无关。
②此电势的表达式虽是从 推出的，但对其他电场同样适用。
③正试探电荷沿电场线方向移动，其电势能 ，电势 ，故沿电场线方向电势 。
3、电势的相对性
①由于规定不同点的电势能为零，电荷在电场中某一点的电势能不同，则该点电势就 ，故电势具有 。若该点电势比零电势点的电势 ，电势取正值，若该点电势比零电势点的电势 ，电势取负值。
②电势的数值虽有 ，但电势是 ，只有 ，没有 。
二、等势面
1、等势面：电场中电势 的各点构成的面。等势面也电场线一样可以形象描绘电场。
2、等势面的特点
①由于在同一等势面上各点电势相等，电荷在同一个等势面上的电势能是 的，电荷在等势面上移动时静电力做功为 ，故等势面一定与电场线（电场强度） 。
②沿电场线方向电势逐渐降氏，故电场线总是由电势 等势面指向电势 等势面。
③在同一幅图中，两个相邻等势面间的电势之差是 。
④试依据等势面与电场线间的关系画出单个点电荷、等量同、异电荷电场的等势面。
三、预习检测
1．在静电场中有A、B两点，关于这两点的场强和电势的关系，下列说法正确的是（ ）
A．若场强相等，则电势一定相等 B．若电势相等，则场强一定相等
C．电势高处场强一定大 D．场强大处，电势反而可能低
2．关于电势与电势能的说法中正确的有（ ）
A．在电场中，电势越高的地方，电荷在那一点具有的电势能就越大
B．在电场中某一点，若放入的电荷电量越大，它所具有的电势能越大
C．在正的点电荷电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能
D．在负的点电荷电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能
3．如图所示，正电荷在电场中沿某一条电场线从AB，此过程有可能是
A．电场力大小不断变化 B．电场力大小保持不变
C．电荷克服电场力做功 D．电荷的电势能不断减小
4．在静电场中，下列说法正确的是（）
A．电场强度为零的点，电势一定为零
B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同
C．只在电场力作用下，正电荷一定从高电势的地方向低电势的地方移动
D．沿着电场线方向，电势一定越来越低
5．有一电场的电场线如图所示，场中A、B两点的场强和电势分别用EA、EB和φA、φA表示，则
A．EA>EB、φA>φA B．EA>EB、φA<φA
C．EAφA D．EA6．把两个同种点电荷的距离增大一些，电场力做 功，电荷的电势能 ；把两个异种点电荷的距离增加一些，电场力做 功，电荷的电势能 。
7.把电荷量q=1.0×10-5C的电荷从A点移到B点，电场力做功W=2.0×10-2J，则电荷的电势能 ，若规定B点为零电势，则电荷在A点的电势能为 ；A点的电势 。
8．如图所示，a、b、c、d为某电场中的四个等势面，一带正电的粒子飞入电场后，只在电场力作用下沿M点到N点的虚线运动，由此可知，这四个等势面的电势a,b,c,d由高到低的排列顺序是_________，带电粒子经M和N点时，在______点具有较大的电势能．
9．一个带负电的粒子，q=-2.0×10-9C，在静电场中的a点运动到b点，在这过程中，除电场力外，其他力做功为6.0×10-5J，粒子的动能增加了8.0×10-5J，求a、b两点间的电势差Uab．
10．固定不动的正点电荷A，带电量为Q=1.0×10-6C，点电荷B从距A无穷远的电势为零处移到距A为3m、电势为3000V的P点，电场力做功-1.8×10-3J，求（1）电荷B的电荷量．（2）电荷B在P点处所受的电场力大小．（3）若在P处自由释放电荷B，它能获得的最大动能是多少？
四预习检测参考答案
1D 2CD 3ABD 4D 5D 6.正，减小。负。增加
7减小2.0×10-2J 2.0×10-2J 2000V
8.abcd N
9．-1.0×104V
10．（1）6×10-7C，（2）6×10-4N，（3）1.8×10-3J．
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