電勢能和電勢講義

1、選修3-1第一章 靜電場第三節(jié) 電勢能和電勢 導(dǎo)學(xué)案一、要點(diǎn)知識(shí)：(一)復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)1靜電力、電場強(qiáng)度概念， 2回顧重力做功的特點(diǎn)是什么?從靜電力做功使試探電荷獲得動(dòng)能入手，提出問題：是什么能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能？(二)合作探究1靜電力做功的特點(diǎn)結(jié)合課本圖（右圖）分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場中沿不同路徑從A運(yùn)動(dòng)到B電場力做功的情況。（1） q沿直線從A到B（2） q沿折線從A到M、再從M到B（3） q沿任意曲線線A到B 結(jié)果都一樣即：W=qELAM =qELABcos【結(jié)論】：在任何電場中，靜電力移動(dòng)電荷所做的功，只與始末兩點(diǎn)的位置有關(guān)，而與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。與重力做功類比，引出：2 電勢

2、能（1）電勢能：由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。(標(biāo)量)（2）靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系： 靜電力做的功等于電勢能的變化量。寫成式子為：注意：電場力做正功，電荷的電勢能減??；電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加電場力力做多少功，電勢能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，而它們的總量保持不變。在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正，負(fù)電荷在任一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù)。在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù)，負(fù)電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正。求電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢能電荷在電場中某一點(diǎn)A具有的電

3、勢能EP等于將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到電勢能零點(diǎn)電場力所做的功W的。即EP=W求電荷在電場中A、B兩點(diǎn)具有的電勢能高低將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場力做功情況判斷，電場力做正功，電勢能減小，電荷在A點(diǎn)電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能，反之電場力做負(fù)功，電勢能增加，電荷在A點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能。電勢能零點(diǎn)的規(guī)定若要確定電荷在電場中的電勢能，應(yīng)先規(guī)定電場中電勢能的零位置（任意性）。（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）所以：電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢能位置時(shí)電場力所有做的功。如上式若取B為電勢能零點(diǎn)，則A點(diǎn)的電勢能為： 3電勢-表征電場能的性質(zhì)的物理量度通過研究電荷在電場中電勢能與它的電

4、荷量的比值得出。（1）定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢。用表示。標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。（2）定義式：（與試探電荷無關(guān)） （3）單位：伏特（V）（4）電勢與電場線的關(guān)系：電勢順線降低。（電場線指向電勢降低的方向）（5）零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點(diǎn)的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）4等勢面定義：電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面等勢面的性質(zhì)： 在同一等勢面上各點(diǎn)電勢相等，所以在同一等勢面上移動(dòng)電荷，電場力不做功 電場線跟等勢面一定垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。 等勢面越密，電場強(qiáng)度越大

5、等勢面不相交，不相切等勢面的用途：由等勢面描繪電場線。幾種電場的電場線及等勢面注意：等量同種正電荷連線和中線上連線上：中點(diǎn)電勢最小中線上：由中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)電勢逐漸減小，無窮遠(yuǎn)電勢為零。等量異種電荷連線上和中線上連線上：由正電荷到負(fù)電荷電勢逐漸減小。中線上：各點(diǎn)電勢相等且都等于零。二、典例分析：知識(shí)點(diǎn)一：電場力做功的特點(diǎn)例1如上圖所示，在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中有相距為L的A、B兩點(diǎn)，連線AB與電場線的夾角為，將一電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)若沿直線AB移動(dòng)該電荷，電場力做的功W1_；若沿路徑ACB移動(dòng)該電荷，電場力做的功W2_；若沿曲線ADB移動(dòng)該電荷，電場力做的功W3_.由此可知，電荷在電

6、場中移動(dòng)時(shí)，電場力做功的特點(diǎn)是_知識(shí)點(diǎn)二：電場力做功與電勢能變化的關(guān)系例2如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個(gè)等勢面，它們的電勢分別為a、b和c，abc，一帶正電粒子射入電場中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線KLMN所示由圖可知()A粒子從K到L的過程中，電場力做負(fù)功B粒子從L到M的過程中，電場力做負(fù)功C粒子從K到L的過程中，電勢能增加 D粒子從L到M的過程中，動(dòng)能減少知識(shí)點(diǎn)三：電勢例3關(guān)于電勢，下列說法正確的是()A電場中某點(diǎn)的電勢，其大小等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢點(diǎn)時(shí)，電場力所做的功B電場中某點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)C由于電勢是相對的，所以無法比較電場中兩點(diǎn)的電勢高低D電勢是描述電場能的

7、性質(zhì)的物理量知識(shí)點(diǎn)四等勢面例4如圖所示，實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面，在軸上有A、B兩點(diǎn)，則()AA點(diǎn)場強(qiáng)小于B點(diǎn)場強(qiáng) BA點(diǎn)場強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向CA點(diǎn)場強(qiáng)大于B點(diǎn)場強(qiáng) DA點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢電場中電勢高低的判斷方法例5在靜電場中，把一個(gè)電荷量q2.0105 C的負(fù)電荷由M點(diǎn)移到N點(diǎn)，靜電力做功6.0104 J，由N點(diǎn)移到P點(diǎn)，靜電力做負(fù)功1.0103 J，則M、N、P三點(diǎn)電勢高低關(guān)系是怎樣的？三、訓(xùn)練測試：（一）選擇題1如圖所示，在點(diǎn)電荷電場中的一條電場線上依次有A、B、C三點(diǎn)，分別把+q和-q的試驗(yàn)電荷依次放在三點(diǎn)上，關(guān)于它所具有的電勢能的正確說法是( AD )A放上+q時(shí)，它們的電

8、勢能EPAEPBEPC B放上+q時(shí)，它們的電勢能EPAEPBEPCC放上q時(shí)，它們的電勢能EPAEPBEPC D放上q時(shí)，它們的電勢能EPAEPBEPC2如圖，是某電場中的一條直電場線，一電子（重力不計(jì)）從a點(diǎn)由靜止釋放，它將沿直線向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則可判斷( CD ) A該電場一定是勻強(qiáng)電場 B場強(qiáng)Ea一定小于Eb C電子具有的電勢能EPa一定大于EPb D兩點(diǎn)的電勢a一定低于b3.關(guān)于電場中的電場線，下列說法正確的是( C )A.帶正電的點(diǎn)電荷在電場力作用下，運(yùn)動(dòng)的軌跡和電場線重合 B.沿電場線方向電場強(qiáng)度逐漸減小C.沿電場線方向電勢逐漸降低 D.電荷沿電場線方向運(yùn)動(dòng)，電勢能減少4電場中有A、

9、B兩點(diǎn)，把電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，電場力對電荷做正功，則( A ) A電荷的電勢能減少 B電荷的電勢能增加 CA點(diǎn)的場強(qiáng)比B點(diǎn)的場強(qiáng)大 DA點(diǎn)的場強(qiáng)比B點(diǎn)的場強(qiáng)小5下列關(guān)于電場中場強(qiáng)與電勢能、電勢的關(guān)系說法正確的是( D ) A電荷在電勢高處電勢能也一定大 B場強(qiáng)越大的地方電勢一定越高 C場強(qiáng)為零的地方電勢必為零 D電勢為零的地方場強(qiáng)可以不為零 6如圖所示，P、Q是兩個(gè)電荷量相等的正點(diǎn)電荷，它們連線的中點(diǎn)是O，A、B是中垂線上的兩點(diǎn)，OAOB，用、分別表示A、B兩點(diǎn)的場強(qiáng)和電勢，則( B ) A一定大于，一定大于 B不一定大于，一定大于C一定大于，不一定大于 D不一定大于，不一定大于 7.

10、如圖所示,將帶正電的粒子從電場中的A點(diǎn)無初速地釋放,不計(jì)重力的作用,則下列說法中正確的是（AC ）A.帶電粒子一定做加速直線運(yùn)動(dòng) B.帶電粒子的電勢能一定逐漸增大C.帶電粒子的加速度一定越來越小 D.帶電粒子的加速度一定越來越大（二）填空題8如右上圖所示，A、B是電場中兩點(diǎn)，一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷Q在A點(diǎn)所受的電場力要比它在B點(diǎn)所受的電場力 大 ，該負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢能要比它在B點(diǎn)的電勢能 低 ，A點(diǎn)的電場強(qiáng)度要 大于 B點(diǎn)的電場強(qiáng)度，A點(diǎn)的電勢要 高 于B點(diǎn)的電勢.（三）解答題9將帶電荷量為110C的電荷，從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，要克服電場力做功110J問：(1) 電荷的電勢能是增加還是減小

11、? 電荷在A點(diǎn)具有多少電勢能? (2) A點(diǎn)的電勢是多少? (3) 若電場力可以把帶電荷量為210C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，說明電荷帶正電還是帶負(fù)電? 電場力做了多少功? (取無限遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn))（1）電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，要克服靜電力做功110-6J，電荷的電勢能增加；無限遠(yuǎn)處電勢能為零，則電荷在A點(diǎn)具有110-6J的電勢能，（2）A點(diǎn)的電勢為 A=EPAq110?6110?8V100V；（3）若靜電力可以把帶電荷量為210-8C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，靜電力做正功，所以該電荷帶負(fù)電；電荷量為210-8 C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)時(shí)，無限遠(yuǎn)與A點(diǎn)間的電勢差不變，則靜電力做正功，為W=qUA=-2