沪教版高中物理选修3-1 2.2研究电场的能的性质（一）_学案1

研究电场的能的性质（一）

【学习目标】
（一）知识与技能
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。
（二）过程与方法
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。
（三）情感态度与价值观
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。
【学习重难点】
重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
【学习过程】
一、电场力做功的特点
1．在匀强电场中移动电荷时，电场力做的功与电荷的 位置和 位置有关，但与电荷经过的 无关。这个结论对非匀强电场 (填“同样成立”或“不成立”)。可见电场力做功与 做功相似。
2．在匀强电场中移动电荷时，电场力做功为W=qEd，其中d为 沿方向的位移。
二、电势能
1．电势能：电荷在 中具有的势能叫做电势能。
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 ，用公式表示WAB＝ ，电场力做正功，电势能 ， 电场力做负功，电势能______。
3．电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到 位置时所做的功。通常把电荷离场源电荷 电势能规定为0，或把在大地表面上的电势能规定为零，可见电势能是相对的。
4．电势能是标量
三、电势
1．概念：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的
2．公式和单位 ：电势的定义公式为 ，单位是 、
3．电场线指向电势 的方向，电势也是相对的，常取离场源电荷无限远处电势为零，大地的电势为零，电势可以为正值，也可以为负值，只有大小，没有方向，因此是 。
4．该公式中涉及三个物理量φ、Ep、q，在计算时应代入
四、等势面
1．等势面：电场中______相同的各点构成的面叫做等势面。在同一个等势面上移动电荷时静电力________。
2．等势面的特点：电场线跟__________垂直，并且由电势高的等势面__________电势低的等势面。
3．等势面实例：孤立的点电荷电场的等势面是一簇以点电荷位置 ，匀强电场的等势面是一族 。
4．在同一等势面上移动电荷时静电力 。（“做功”或者“不做功”）
5．几种典型的电场的等势面与电场线

五、自主探究：
1．静电力做功的特点
结合右图分析试探电荷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。
q沿直线从A到B

q沿折线从A到M、再从M到B

q沿任意曲线线A到B
静电力做功的特点：


2．电势能（与重力做功类比）
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 能，这种势能叫做电势能。
静电力做功与电势能变化的关系：

表达式：
电势能零点的规定（若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。）
关于电势能零点的规定：
问题一、判断电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低
将正电荷沿电场线方向从A移动到B：WAB＝____0 EpA ___EpB φA____φB
将负电荷沿电场线方向从A移动到B：WAB＝____0 EpA ___EpB φA____φB
结论：沿电场线方向电势__________




问题二、如何求电荷在电场中某点具有的电势能





3．例、把q=4×10-9C的试探电荷放在电场中的A点，具有6×10-8 J的电势能，求A点的电势A．



4．等势面
（1）定义：
（2）等势面的性质：（等势面与电场线的关系，等势面疏密程度的意义，等势面与做功关系。）




（3）等势面的用途：
（4）几种常见等势面的画法。


【达标检测】
1．右图中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


2．如图所示，在等量正点电荷形成的电场中，它们连线的中垂面ab上，有一电子，从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称)，下列说法正确的是( )
A．电子的电势能始终增多
B．电子的电势能始终减少
C．电子的电势能先减少后增加
D．电子的电势能先增加后减少
3．关于等势面的说法，正确的是（ ）
A．同一等势面、不同等势面上各点的电势都相等
B．各等势面永不相交
C．等势面总是和电场线垂直
D．等势面都是封闭的曲面
4．图展示了等量异种点电荷的电场线和等势面。关于场中的A、B、C、D四点，下列说法正确的是（ ）
A．A、B两点的电势和场强都相同
B．A、B两点的场强相同，电势不同
C．C、D两点的电势和场强都不同
D．C、D两点的电势相同，场强不同
5．关于等势面、电场力做功和电场的关系，下列说法正确的是（ ）
A．在等势面上移动电荷，电场力总是不做功
B．电荷从A点移到B点，电场力做功为零，则电荷一定是沿等势面移动的
C．在同一个等势面上的各点，场强的大小必然是相等的
D．电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面
6．如图所示是一条电场线上的三点，电场线的方向由a到c，A、B间的距离等于B、C间的距离，用 、 、 和EA．EB．Ec分别表示A、B、C三点的电势和电场强度，可以断定：





7．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
（1）电场方向由A→B还是B→A？
（2）电荷在哪点时电势能大？大多少？






8．将一电量为q=2×10-6C的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A，电场力做功4×10-5J，求A点的电势。




9．如右图所示，匀强电场电场线与AC平行，把10－8 C的负电荷从A点移到B点，静电力做功6×10－8 J，AB长6 cm，AB与AC成60°角。
求：（1）场强方向；
（2）设B处电势为1 V，则A处电势为多少？
（3）电子在A处电势能为多少？





a

N

M

b

O

a

b

+

+

-









E

c

a

b

B

A



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