湖南省隆回县万和实验学校2014年高中物理 1.4 电势能和电势教案
新人教版选修3-1
【教学目标】
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。 3、明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
4、了解电势与电场线的关系，等势面的意义及与电场线的关系。 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。
【自主预习】
一、静电力做功的特点：
二、电势能： 1、静电力做负功， 2、静电力做正功， 3、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为 ，负电荷在任 一点具有的电势能都为 。
4、在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为 ，负电荷在任意一点具有的电势能都为 。
5、电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到 电场力所做的功W。即EP=W
6、若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定 的零位置。 三、电势
1、电势表征 的重要物理量度。 2、定义
3、单位 4、公式
5、电势与电场线的关系 6、零电势位置的规定 四、等势面
1、定义： 2、等势面的性质：
①在同一等势面上各点电势 ，所以在同一等势面上移动电荷，电场力 功 ②电场线跟等势面一定 ，并且由电势 的等势面指向电势 的等势面。 ③等势面越密，电场强度 ④等势面不 ，不
3、等势面的用途： 【典型例题】 一、电势能
【例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 二、判断电势的高低
【例2】 在静电场中，把一个电荷量为q＝2.0×10 C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10 J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10 J，则M、N、P三点电势高低关系是________． 三、静电力做功和电势能变化之间的关系
【例3】如图1所示，把电荷量为－5×10 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能__________(选填“增加”、“减少”或“不变”)；若A点的电势UA＝15 V，B点的电势UB＝10 V，则此过程中静电力做的功为________ J.
拓展探究如果把该电荷从B点移动到A点，电势能怎么变化？静电力做功的数值是多少？如果是一个正电荷从B点移动到A点，正电荷的带电荷量是5×10 C，电势能怎么变化？静电力做功如何？
四、电场中的功能关系：
①静电力做功是电荷电势能变化的量度，具体来讲，静电力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；静电力对电荷做负功时，电荷的电势能增加，并且，电势能增加或减少的数值等于静电力做功的数值．
②电荷仅受静电力作用时，电荷的电势能与动能之和守恒．
③电荷仅受静电力和重力作用时，电荷的电势能与机械能之和守恒.
【例4】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.
【课后练习】
1.有一电场的电场线如图所示，电场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和φA、φB表示，则( )
A．EA>EB，φA>φB B．EA>EB，φA<φB C．EA －9 －9 －4 －3 －5 A．某点的电场强度大，该点的电势一定高 B．某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大 C．某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零 D．某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零 3．将一个电荷量为－2×10 C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服静电力做功4×10 J，则M点电势φM＝________ V．若将该电荷从M点移到N点，静电力做功14×10 J，则N点电势φN＝________ V，MN两点间的电势差UMN＝________ V. 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 －8 －8 －8 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．EA 5．如图3所示电场中A、B两点，则下列说法正确的是 ( ) A．电势φA>φB，场强EA>EB B．电势φA>φB，场强EA C．将电荷＋q从A点移到B点静电力做了正功 D．将电荷－q分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB 6．如图4所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是( ) A．M点电势一定高于N点电势 B．M点场强一定大于N点场强 C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D．将电子从M点移动到N点，静电力做正功 7．两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 8．如图5所示，O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，比较O、P两点的电势和场强大小( ) A．φO＝φP，EO>EP B．φO＝φP，EO＝EP C．φO>φP，EO＝EP D．φO＝φP，EO 9．在图6中虚线表示某一电场的等势面，现在用外力将负点电荷q从a点沿直线aOb匀速移动到b，图中cd为O点等势面的切线，则当电荷通过O点时外力的方向( ) A．平行于ab B．平行于cd C．垂直于ab D．垂直于cd 10.一根对称的“∧”型玻璃管置于竖直平面内，管所在的空间有竖直向上的匀强电场E.质量为m、带电荷量为＋q的小球在管内从A点由静止开始沿管向上运动，且与管壁的动摩擦因数为μ，管AB长为l，小球在B端与管作用没有能量损失，管与水平面夹角为θ，如图9所示．求从A开始，小球运动的总路程是多少？ . 11．如图10所示，一绝缘细圆环半径为r，其环面固定在水平面上，场强为E的匀强电场与圆环平面平行，环上穿有一电荷量＋q，质量为m的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动，若小球经A点时速度vA的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用． (1)求小环运动到A点的速度vA是多少？ (2)当小球运动到与A点对称的B点时，小球对圆环在水平方向的作用力FB是多少？ 1.4答案： 1. 答案 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. 答案 φN>φM>φP 解析首先画一条电场线,如上图所示.在中间位置附近画一点作为M点.因为由M→N静电力做正功,而负电荷所受静电力与场强方向相反，则可确定N点在M点左侧．由N→P静电力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0×10 J>6.0×10 J，所以肯定移过了M点，即P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是φN>φM>φP. 3.①解析 将电荷从电场中的A点移到B点，静电力做负功，其电势能增加；A点的电势能为EpA＝qUA，B点的电势能为EpB＝qUB，静电力做功等于电势能变化量的相反数，即W＝EpA－EpB＝－2.5×10 J. ②解析 如果把该电荷从B点移动到A点，静电力做正功，电势能减少．静电力做功为 －8 －3 －4
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