人教版高二物理选修3-1第一章 1．4电势能和电势（2个课时）（共49张PPT）

(共49张PPT)
教学目标
1、理解静电力做功的特点、电势能的概念。
2、掌握电势能与电场力做功的关系。
【重点】理解电势能的概念及意义
【难点】掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
复习引入
功的计算：
功是能量转化的量度！
例：一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?
在电场力作用下电荷做加速运动,
试探电荷的动能增加，电场力做了功。
电场对放入其中的电荷有力的作用，那么电场力做不做功呢？若做功有什么特点？
问题解决
一、静电力做功的特点
在电场强度为E的匀强电场中，试探电荷q沿几条不同路径从A点移动到B点，这几种情况下静电力对电荷所做的功分别是多少？
q所受的静电力：
静电力对q所做的功：
电荷q沿折线AMB从A点移往B点：
在线段AM上静电力对q所做的功：
在线段MB上静电力对q所做的功：
一、静电力做功的特点
电荷q沿任意曲线ANB从A点移动到B点：
可以用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线ANB
只要q移动方向与静电力平行，静电力都做功
与静电力平行的短折线的长度之和等于∣AM∣
一、静电力做功的特点
不论q经由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是一样的
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
这个结论对非匀强电场适用吗？
这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明对于非匀强电场也是适用的
一、静电力做功的特点
将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功为：
将-q由A移到B的过程，电场
力对电荷做功为：
做功的过程是一个
能量转化的过程，
那么电场力做功的
过程是什么能转化
为什么能呢？
二、电势能
电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）
电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。
物体被举高具有重力势能。
1、电荷在电场中具有电势能。
重力对物体做正功，物体的重力势能减小
2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
重力对物体做负功，物体的重力势能增大
3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大
重力做多少功，物体重力势能就变化多少。
4、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。
重力势能是相对的，与零势能面有关
5、电势能是相对的，与零电势能面有关
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。
电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功
重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性
6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性
7、电势能是标量
由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。
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
W重
=
EP1-EP2
W电
=
EPA-EPB
尽管重力做功与电场力做功很相似，但差异还是存在的
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
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。
C
课堂训练与检测
2、下列说法中，正确的是：
A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加
B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加
C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加
D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加
3.关于在电场中移动电荷与电电势能的关系，下列说法正确的是（
）
A.电荷沿电场线方向移动，电势能一定增加
B.电荷沿电场力方向移动，电势能一定增加
C.电荷逆着电场力方向移动，电势能一定增加
D.电荷垂直于电场线方向移动电荷，电势能一定不变
4.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
4、电势能是标量，具有相对性，有正负。
正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。
1、静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.
2、电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。
WAB
=
EPA-
EPB＝-△EP
3、静电力做的功等于电势能的减少量
1.课本P19
1-5题
学案
P13-15
2.预习课本
P18-19
等势面
第4节
电势能电势（第二课时）
1、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。
2.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。
【重点】理解电势、等势面的概念及意义
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？
问题1：同样的电荷处在电场中不同位置，具有的电势能相同吗？
问题2：不同的电荷放在电场中同一点，具有的电势能相同吗？
　　不同的电荷在电场中同一点具有的电势能不同,但电场中同一点的电场的能的性质是一定的,故不能用“电势能”来描述电场的能的性质。
电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值
1
V
=
1
J/C
一、电势
1.
定义:
2.
公式:
3.
单位:
伏特(V)
(计算时要代入正负号)
4.电势是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关。
5.电势的具体值只有在选定了零电势点后才有意义，故电势是相对的。电势零点的选取是任意的，但以方便为原则，如果没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零
6.电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。
7.若以无穷远处电势为零，正点电荷周围各处的电势都为正，负点电荷周围各处的电势都为负。
8.沿电场线
(场强)方向电势越来越低
即电场线指向电势降低的方向
ψA
＞
ψ
B
电场中两点电势高低的判断方法
（4）根据电场力做功来判断
（1）电场线法：顺着电场线方向电势降低。
（3）根据电势能的变化来判断
在两点间移动正电荷，电场力做正（负）功,电势降低（升高）
在两点间移动负电荷，电场力做正（负）功,电势升高（降低）
电场线的方向就是电势降低最快的方向
移动正电荷时，电势能增加电势升高；电势能减小电势降低；
移动负电荷时，电势能增加电势降低；电势能减小电势升高；
（2）根据场源电荷来判断
正电荷的电场中离它越近电势越高；
负电荷的电场中离它越近电势越低；
1、如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么
⑴
q在A点的电势能和在A点的电势各是多少？
⑵
q未移入电场前A点的电势是多少
？
点评:电势的确定首先要确定零电势处,且电势可以为负.
2、如图所示，实线为一电场的电场线，A、B、C为电场中的三个点，那么以下的结论正确的是
（
）
A．
B．
C．
D．
B
A
B
C
3、如图所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是
（
）
A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少，电势升高。
B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加，电势降低。
C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少，电势升高。
D．把负电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加，电势降低。
D
a
b
4、如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（
）
A、电势φA>
φB
场强EA>EB
B、电势φA>
φB
场强EAC、将+q由A点移到B点，电场力做正功
D、将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
BC
5、在电场中一条电场线上有A、B两点,如图所示，若将电荷q1=-2.0×10-7C从A点移到B点，电场力做了-4.0×10-4J的功。
(1)以B点为零电势点，φA等于多少?
(2)电场线的方向如何?
(3)如将电荷q2=+1.0×10-7C从A点移到B点，
φA等于多少?电场力做了多少功?
二、等势面
地理上，等高线表示地势的高低。在电场中常用等势面来表示电势的高低。
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
等势面的特点：
（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功
（2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
（3）等差等势面密处场强大、电场线密，等差等势面疏处场强小、电场线疏
（4）不同等势面在空间不相交、不相切。
+
－
几种常见的等势面
以点电荷为球心的一簇球面
两簇对称曲面
垂直于电场线的一簇平面
几种常见的典型电场的等势面比较
电场
等势面(实线)图样
重要描述
匀强电场
垂直于电场线的一簇平面
点电荷的电场
以点电荷为球心的一簇球面
电场
等势面(实线)图样
重要描述
等量异种点
电荷的电场
连线的中垂面上的电势为零
等量同种正
点电荷的电场
连线上，中点电势最低，而
在中垂线上，中点电势最高
6、关于等势面，正确的说法是（???　）
A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功
B．等势面上各点的场强大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直
D．两等势面不能相交
CD
7、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为ψ1、ψ2、ψ3，A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点，且ab=ac.现将一负电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至C，电场力做正功W2,则（???　）
A.W1=W2，ψ1＜ψ2＜ψ3
B.W1=W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
C.W1＞W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
D.W1＜W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
C
BC
非匀强电场，要注意是否存在对称性
9、(广东理综)如图所示是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是(　　)
A．a点的电势高于b点的电势
B．该点电荷带负电
C．a点和b点电场强度的方向相同
D．a点的电场强度大于b点的电场强度
解析　BD　沿电场线方向电势降低，故A选项错误；由图中电场线分布知，此场为一负点电荷的电场线分布图，B项正确；电场线密集处场强大，C项错误、D项正确．
[答案]
A
　1.等势面、电场线与粒子运动轨迹的综合
10、
11、如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相同，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，由此可知(　　)
A．三个等势面中，c等势面电势最高
B．带电质点通过P点时电势能较大
C．带电质点通过Q点时动能较大
D．带电质点通过P点时加速度较大
BCD
12、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为(
)
A.动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
D.重力势能和电势能之和增加
C
2.电势能高低的四种判断方法
判断角度
判断方法
做功判断法
电场力做正功，电势能减小；
电场力做负功，电势能增加
电荷电势法
正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大
公式法
由Ep＝qφp，将q、φp的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；Ep的负值越小，电势能越大
能量守恒法
在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加
13、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
C
14、如图，虚线a、b、c势某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（
）
粒子从K到L的过程中，电场力做负功
粒子从L到M的过程中，电场力做负功
粒子从K到L的过程中，电势能增加
粒子从L到N的过程中，动能减少
AC
[答案]D
16、甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的垂直平分线，O是连线中点。
（1）在甲图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？
（2）在乙图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？
2、电势能是标量，具有相对性，有正负。
1、电势
3、沿电场线
(场强)方向电势越来越低
4、等势面：电场中电势相同的各点构成的面
5、等势面的特点：
电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
等差等势面密处场强大、电场线密，等差等势面疏处场强小、电场线疏
作业布置
固学案