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1.4 电势能和电势（第一课时）
一、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．
二、自主预习
一、静电力做功的特点
1．静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qElcos θ.其中θ为__________________之间的夹角．
2．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的_________和_________有关，与电荷_________无关．
二、电势能
1．电势能：电荷在电场中具有的势能，用Ep表示．
2．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_________．
表达式：WAB＝EpA－EpB.
3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到_________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_________处或把电荷在_________上的电势能规定为零．
三、预习检测
1.下列关于电荷的电势能的说法正确的是( )
A．电荷在电场强度大的地方，电势能一定大 B．电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零
C．只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少 D．只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少
2．如图所示．
(1)在图甲中，若规定EpA＝0，则EpB______0(填“>”“＝”或“<”)．
(2)试分析各图静电力做功
3.拓展探究空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图2所示，在相等的时间间隔内( )
A．重力做的功相等 B．静电力做的功相等
C．静电力做的功大于重力做的功 D．静电力做的功小于重力做的功
4．一点电荷仅受静电力作用，由A点无初速释放，先后经过电场中的B点和C点．点电荷在A、B、C三点的电势能分别用EA、EB、EC表示，则EA、EB和EC间的关系可能是( )
A．EA>EB>EC B．EAEC>EB
5．两个带异种电荷的物体间的距离增大一些时( )
A．静电力做正功，电势能增加 B．静电力做负功，电势能增加
C．静电力做负功，电势能减少 D．静电力做正功，电势能减少
四预习检测参考答案
1. D
【解析】电荷的电势能与电场强度无直接关系，A、B错误；如果电荷的初速度为零，电荷只在静电力的作用下，做加速运动，电荷的电势能转化为动能，电势能减少，但如果电荷的初速度不为零，电荷可能在静电力的作用下，先做减速运动，这样静电力对电荷做负功，电荷的动能转 化为电势能，电势能增加，所以C错误，D正确．
2．解析：(1)A→B移动正电荷，WAB>0，故EpA>EpB，若EpA＝0，则EpB<0.
(2)甲中从A→B移动负电荷，WAB<0，EpA乙中从B→A移动负电荷，WAB>0，EpA3. C
解析:根据微粒的运动轨迹可知静电力大于重力，故选项C正确．由于微粒做曲线运动，故在相等时间间隔内，微粒的位移不相等，故选项A、B错误．
4． AD
解析:点电荷在仅受静电力作用的情况下，动能和电势能相互转化，动能最小时，电势能最大，故EA≥EB，EA≥EC，A、D正确．
5． B
解析:异种电荷之间是引力，距离增大时，引力做负功，电势能增加．
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高中物理选修3-1
1.4 电势和电势能（第一课时）
新知导入
1、功的计算：
2、重力做功的特点：
(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.
(2)重力做功WG与重力势能变化的关系
(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面
功是能量转化的量度！
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
复习：
本节我们将从能量角度来研究电场的性质
新知讲解
一、静电力做功的特点
（1）正电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A沿直线运动到M电场力做功吗？做了多少功？
q
A
M
W=qE·｜AM｜
新知讲解
（2）将正电荷q沿直线AB移动到B时电场力做的功：
F
新知讲解
（3）将电荷q从A沿曲线移至B:
W1 = q E ·x1
W2 = q E ·x2
W3 = q E ·x3
…
W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
新知讲解
在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
(对于非匀强电场也适用)
结论：
新知讲解
思考一：一个试探电荷在电场中某点由静止释放，将如何运动？
思考二：是什么能转化为动能的？
新知讲解
1、定义：电荷在电场中由于受电场作用而具有由位置决定的能叫电势能。
2、电势能的数值：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从该点移到电势能为零处电场力所做的功。
二、电势能（Ep）
3、电势能的相对性：一般选取无穷远处或接地处为零电势点。零电势点的选取不同， 同一电荷在电场中同一点的电势能也不同，所以电势能具有相对性。通常取无穷远处的电势能为0。
新知讲解
4、单位：焦耳（J）
5、电势能是标量。但有正负之分。
注意：“-”比0小
6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性
7、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。
新知讲解
1、电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。
1）正电荷沿电场线运动，电场力做正功，电势能减小。
2）正电荷逆电场线运动，电场力做负功，电势能增大。
3）负电荷沿电场线运动，电场力做负功，电势能增大。
4）负电荷逆电场线运动，电场力做正功，电势能减小。
5）电荷沿着与电场线垂直方向移动，电场力不做功，电势能不改变。
三、电场力做功与电势能变化关系（和重力做功类比）
新知讲解
2、电场力所做的功等于电势能的减小量。
WAB=-ΔEPAB= -（EPB-EPA）=EPA-EPB
3、在只有电场力的作用下，电势能和动能相互转化，但总量保持不变。
4、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。所以不能用电势能描述电场能的性质。
新知讲解
重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力
电场中，电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh
有电场力就有相应的能，叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
WG = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
新知讲解
尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异
正电荷顺电场线移动，
电场力做正功，电势能减少
负电荷顺电场线移动，
电场力做负功，电势能增加
正电荷逆电场线移动，
电场力做负功，电势能增加
负电荷逆电场线移动，
电场力做正功，电势能减少
—存在两种电荷
课堂练习
1、图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点a、b 今将一电荷＋q从a移到b则（ ）
A.电场力做正功，＋q的电势能增加； B.电场力做负功，＋q的电势能增加； C.电场力做正功，＋q的电势能减少； D.电场力做负功，＋q的电势能减少。
C
课堂练习
2、A和B为电场中某条电场线上的点，如图：将q=4×10-9的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5 ×10-7J，则
⑴电场方向由A→B还是B→A？
⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？
B→A
B
A
B
5 ×10-7J
拓展提高
3、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了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？
（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？
增加了1.8×10-5J.
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
课堂总结
一、功能关系：重力做功特点
二、电场力做功特点：取决于初末位置，与路径无关。
三、电势能：带电粒子在电场中具有的能量。
五、电场力与电势能关系以及电势能的求法
四、重力势能和电势能类比
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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