第1章第4节第1课时

首 页上一页下一页末 页同步导学方案课后强化演练 首 页上一页下一页末 页 第4节电势能和电势第1课时静电力做功的特点电势能和电势 首 页上一页下一页末 页 首 页上一页下一页末 页 1匀强电场中电场力做功的计算：如图所示，在场强为E的匀强电场中，将正电荷q从A移到B，若ABL，并且AB与电场线的夹角为.则电场力对电荷所做的功为WFLcosqELcos.教 材 要 点 解 读对应学生用书P15 首 页上一页下一页末 页 2电场力做功的特点静电场中，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关，而与路径无关 首 页上一页下一页末 页 判断电场力做正功还是做负功的方法判断电场力做功正负，一般有两种方法：(1)根据电场力和位移方向的夹角判断此方法常用于匀强电场中恒定电场力做功的判断夹角为锐角做正功，夹角为钝角做负功，夹角为直角不做功(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断此方法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功，夹角为锐角做正功，夹角为钝角做负功，夹角为直角不做功 首 页上一页下一页末 页 1定义：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势能，这种势能叫做电势能用Ep表示，单位是J. 首 页上一页下一页末 页 2静电力做功与电势能变化的关系(1)电场力对电荷做正功时，电荷电势能减少；电场力对电荷做负功时，电荷电势能增加(2)若用WAB表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功，EpA和EpB表示电荷在A点和B点的电势能，则有WABEpAEpB.3电势能的大小若规定电荷在B点电势能为0，则E pB0，EpAWAB.即电荷在电场中某点处电势能的大小，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力做的功 首 页上一页下一页末 页 4对电势能的理解(1)系统性：电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的(2)相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关，因此确定电荷的电势能首先应确定参考点，也就是零势能点的位置(3)标量性：电势能是标量，有正负、无方向电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能 首 页上一页下一页末 页 5电势能与重力势能的比较两种势能比较内容电势能重力势能定义电场中的电荷具有的势能电势能重力场中的物体具有的势能重力势能系统性电荷和电场物体和地球大小的相对性电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功变化大小的量度电场力做的功是电势能变化大小的量度，静电力做的功等于电势能的减少量重力做的功是重力势能变化大小的量度，重力做的功等于重力势能的减少量对应力做功 的特点做功多少只与始末位置有关，与经过的路径无关，且做的功等于势能的减少量 首 页上一页下一页末 页 电势能大小的判断(1)场源电荷判断法：离正场源电荷越近，正试探电荷的电势能越大，负试探电荷的电势能越小；离负场源电荷越近，正试探电荷的电势能越小，负试探电荷的电势能越大(2)电场线法：正电荷顺着电场线的方向移动时电势能逐渐减小，逆着电场线的方向移动时电势能逐渐增大；负电荷顺着电场线的方向移动时电势能逐渐增大，逆着电场线的方向移动时电势能逐渐减小(3)做功判断法：无论正、负电荷，电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增大 首 页上一页下一页末 页 首 页上一页下一页末 页 有的同学误认为根据电势的定义式，与Ep成正比，与q成反比辨析：与电场强度一样，电场中某点处的大小是由电场本身的条件决定的，与在该点处是否放置电荷、电荷的电性、电荷量均无关 首 页上一页下一页末 页 首 页上一页下一页末 页 (4)电势的相对性电势是相对的，只有先确定了电势零点以后，才能确定电场中其他位置的电势电场中某点的电势跟电势零点的选择有关对不是无限大的带电体产生的电场，通常取无限远处的电势为零；在实际处理问题中，又常取大地电势为零4电势与电场线的关系：无论什么电场，沿电场线方向电势是逐渐降低的，且是电势降落最快的方向 首 页上一页下一页末 页 5电势能与电势的区别与联系电势电势能Ep物理意义反映电场的能的性质的物理量反映电荷在电场中某点所具有的能量相关因素电场中某一点的电势的大小，只跟电场本身有关，跟试探电荷q无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势共同决定的大小电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，为负值正点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负相同负点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负相反单位伏特V焦耳J联系 或Epq，二者均是标量 首 页上一页下一页末 页 6电势和电场强度的关系 首 页上一页下一页末 页 如何比较电场中两点电势的高低(1)根据电场力做功判断：在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势降低，如果电场力做负功，则电势升高在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高；如果电场力做负功，则电势降低 首 页上一页下一页末 页 (2)根据电场线确定：电场线的方向就是电势降低最快的方向(3)根据电荷电势能的变化：如果在两点间移动正电荷时，电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低如果在两点间移动负电荷时，电势能增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高. 首 页上一页下一页末 页 如果把q1.0108 C的点电荷Q从无穷远处移到电场中的A点，需要克服电场力做功W1.2104 J，那么：(1)Q在A点的电势能和A点的电势各是多少？(2)Q在未移入电场前A点的电势是多少？【分析】由WEpEpA，可计算出EpA，根据A点的电势能可求出A点的电势解 题 方 法 指 导对应学生用书P16 首 页上一页下一页末 页【答案】(1)1.2104 J1.2104 V(2)1.2104 V 首 页上一页下一页末 页 首 页上一页下一页末 页 在静电场中，把一个电荷量为q2.0105 C的负电荷由M点移到N点，电场力做正功6.0104 J，由N点移到P点，电场力做负功1.0103 J，则M、N、P三点电势高低关系是_ 首 页上一页下一页末 页 解析：首先画一条电场线，如图所示在中间位置附近画一点作为M点因为由MN电场力做正功，而负电荷所受电场力与场强方向相反，则可确定N点在M点左侧由NP电场力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0103 J6.0104 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 NMP.答案：NMP 首 页上一页下一页末 页 某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为P和Q，则()AEPEQ，PQBEPEQ，PQCE PQ DEPEQ，PQ 首 页上一页下一页末 页 【解析】从图可以看出P点的电场线的密集程度大于Q点的密集程度，故P点的场强大于Q点的场强；因电场线的方向由P指向Q，而沿电场线的方向电势逐渐降低，所以P点的电势高于Q点的电势，故A正确【答案】A 首 页上一页下一页末 页 【方法总结】电场强度与电势的大小没有直接的关系，它们是从两个不同的角度描述电场性质的物理量电荷在电场中某点受力大，该点场强大，电势不一定高，所以电场强度大的地方电势不一定高电场强度等于0的地方电势不一定等于0. 首 页上一页下一页末 页 如图所示，P、Q是等量的正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点，OAB，电场强度EAEBB电势AB，电场强度EAEpB 首 页上一页下一页末 页 解析：B处电场线较密，故电场强度EAB，A错，B对；对正电荷，由于AB则EpAEpB，C对，D错答案：BC 首 页上一页下一页末 页 3如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线AB移动该电荷，电场力做功为W3，则()AW 1W2W3BW1W3W2CW1W2W3 DW1W2W3 首 页上一页下一页末 页 解析：电荷在电场中运动时，电场力对电荷做的功只与运动过程的初末位置有关，故电荷沿三种路径从A点移到B点时，电场力做相同的功，C正确答案：C 首 页上一页下一页末 页 4(2012高考海南单科)如图，直线上有O、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等在O点处有固定点电荷已知b点电势高于c点电势若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则()A两过程中电场力做的功相等B前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功C前一过程中，粒子电势能不断减小D后一过程中，粒子动能不断减小 首 页上一页下一页末 页 首 页上一页下一页末 页 为了巩固和提升所学内容，请使用“课后强化演练”。 首 页上一页下一页末 页 课 后 强 化 演 练对应学生用书课后P5 首 页上一页下一页末 页