2017 - 2018学年高中物理第一章静电场1.4电势能和电势

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4 电势能和电势

学习目标

1.明确静电力做功的特点. 2.理解电势能的概念.

3.弄清静电力做功与电势能变化之间的关系. 4.理解电势的概念、等势面的特点.

自主探究

一、静电力做功的特点是 . 二、电势能

1.电势能的定义: .用 表示. 2.静电力做功与电势能变化的关系: . 3.如何求电荷在某点处具有的电势能? . 4.零势能面的选择: . 三、电势 1.定义: .

2.电势是 ,它只有 ,没有方向,但有正负.

3.电场线指向电势 的方向.顺着电场线方向,电势越来越 . 4.零电势位置的规定: . 四、等势面 1.等势面: .

2.等势面与电场线的关系: .

合作探究

一、静电力做功的特点

【思考讨论1】如图所示,质量为m的物体在重力场中,分别:

(1)沿折线从A运动到B; (2)沿直线从A运动到B; (3)沿曲线从A运动到B. K12的学习需要努力专业专心坚持

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重力分别做多少功?重力做功的特点是什么?重力做功与重力势能的关系是什么? 【自主尝试】结合教材图1.4-1,分析如图所示的试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况.

(1)q沿直线从A到B;

(2)q沿折线从A到M、再从M到B; (3)q沿任意曲线从A到B. 二、静电力做功与电势能的关系

【思考讨论2】在重力场中由静止释放质点,质点一定加速运动,动能增加,势能减少;如图所示,在静电场中,静电力做功使试探电荷获得动能,是什么转化为试探电荷的动能的?

【思考讨论3】重力做的正功等于减少的重力势能,克服重力做的功等于增加的重力势能,用公式表示为WAB=EpA-EpB=-ΔEp.那么,静电力做功与电势能的关系呢?

【案例分析】分析对不同的电荷从A运动到B的过程中电势能的变化情况.

【思考讨论4】如何确定电荷在某点处具有的电势能?(类比分析:如何求出A点的重力势能呢?进而总结出电势能的求法.)

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【拓展】零势能面的选择:通常把电荷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的电势能规定为零.

【思考讨论5】重力势能是物体和地球组成的系统所共有的,那么电势能是否也是电荷和电场所共有的呢?

(1)若被移动电荷的极性、电荷量不同,对其电势能有何影响? (2)若电荷所处电场发生变化,对位于其中的电荷的电势能有何影响? (3)若电场中没有电荷或者空间不存在电场,还有电势能吗?

【巩固训练】

1.关于在电场中移动电荷与电势能的关系,下列说法中正确的是( ) 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.电荷逆电场力方向移动,电势能一定增加 D.电荷沿垂直于电场线方向移动,电势能一定不变

2.有一电荷量q=-3×10C的电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功6×10J.求:

(1)电荷的电势能怎样变化?变化了多少?

(2)以B为零势能点,电荷在A点的电势能EpA是多少?

(3)如果把这一电荷从B点移到C点时静电力做功9×10J,电荷的电势能怎样变化?变化了多少?

(4)如果选取C点为零势能点,则电荷在A点的电势能EpA'又是多少? (5)通过这一例题你有什么收获?

三、电势

【思考讨论6】如何判断电势的高低呢?

四、等势面 【思考讨论7】

在地理课上常用等高线来表示地势的高低.今天学习了电势的知识后,那我们可以用什么K12的学习需要努力专业专心坚持

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生活的色彩就是学习 来表示电势的高低呢?

【体验性实践】

寻找等势面:找正点电荷和带电平行金属板中的等势面.

【思考讨论8】什么情况下会出现力做功为零的情况?电场线跟等势面有什么关系?

课堂检测

1.关于等势面的说法,正确的是( ) A.不同等势面上各点的电势也可能相等 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

2.如图展示了等量异号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两点的电势和电场强度都相同 B.A、B两点的电场强度相同,电势不同 C.C、D两点的电势和电场强度都不同 D.C、D两点的电势相同,电场强度不同

3.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 K12的学习需要努力专业专心坚持

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C.在同一个等势面上的各点,电场强度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

4.如图所示,展示了不规则形状的带电导体周围的电场线和等势面.从图中可以看出,越靠近导体,等势面的形状就越趋近导体表面的形状,这是因为,导体的表面本身就是一个 ,而且导体内部的电势也处处相等,所以导体是一个 ;而越是远离导体,等势面的形状就越趋近球面,这是因为,从足够远的地方看导体,它就是一个点电荷,而点电荷的 就是球面.

5.电场线和等势面都可以形象、直观地描述电场.由于电场线和等势面有着固定的空间位置关系,我们只要知道了其中之一,就可以根据相互关系描绘出另一个.而且,从测量方便性的角度看,我们一般是描绘 更容易(选填“电场线”或“等势面”).

6.如图展示了等量同号点电荷的电场线和等势面.从图中可以看出,这三点的电势关系是φa φb φc(均填“>”“<”或“=”)

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