电势能和电势
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电势能和电势一、静电力做功的特点:在电场中移动电荷时,静电力对电荷所做的功与电荷的和 有关,但与电荷经过的 无关。
这一结论对于 成立。
二、电势能1.电荷在电场中具有的 叫做电势能。
2.电荷在电场中两点间运动时静电力做功与电荷在初末位置所具有的电势能之间的关系:W AB = 。
3.要求电场中某点的电势能应选择 位置。
4.电荷在某点具有的电势能,等于静电力把它从该点移到 所的做的功 三、电势1.电势的定义: 2.电势的表达式: 。
3.电场线指向电势 的方向。
(沿电场线方向电势 。
4.电势是标量,若论电势需有参考点,经常选 为零电势位置 四、等势面1. 叫等势面。
2.两个等势面不相交3.电场线与等势面的关系: 。
〖知识精讲〗知识点1静电力做功的特点 [例1]如图所示,B 、C 、D 三点都在以点电荷+Q 为圆心,半径为r 的圆弧上.将一检验电荷从A 点分别移到B 、C 、D 各点时,电场力做的功是 ( ) A .W AB >W AC B .W AD >W AB C .W AC >W AD D .W AB =W AC[变式训练]如图所示,三个等势面上有a 、b 、c 、d 四点, 若将一正电荷由c 经a 移到d, 电场力做正功W 1, 若由c 经b 移到d ,电场力做正功W 2,则 ( ) A .W 1>W 2,U l >U 2 B .W 1<W 2, U l <U 2 C .W l =W 2, U l <U 2 D .W l =W 2, U l >U 2知识点2静电力做功与电势能变化之间的关系.[例2]下列关于点电荷在电场中移动时,电势能变化的说法正确的是 ( ) A .正电荷沿电场线方向移动,其电势能增加 B .正电荷逆着电场线方向移动,其电势能增加 C .负电荷沿电场线方向移动,其电势能减少 D .负电荷逆着电场线方向移动,其电势能减少[变式训练]电子在静电场中由电势高处运动到电势低处的过程中,下列说法正确的是 ( ) A.电子动能一定越来越小B.电子的电势能一定越来越大C.电子速度一定越来越大D.电子的电势能可能越来越小知识点3电势能、电势、等势面[例3]关于电势、电势能、等势面的概念,下列说法正确的是 ( )A.电场中某点的电势等于单位正电荷所具有的电势能B.电场中某点的电势等于零,则任一电荷在该点具有的电势能均为零。
电势能:电势能是指电荷在电场中由于位置的改变而具有的能量。
对于点电荷,其电势能与其所处位置(距离其他电荷的远近)有关。
电势能的表达式可以根据具体情况而定,对于一个点电荷在电场中的电势能可以使用以下公式计算:电势能= 电荷大小×电场强度×移动的距离
电势:电势是指单位正电荷在电场中所具有的能量。
电势是标量,它与电荷的性质和位置有关。
在电势的定义中,一般将无穷远处的电势定义为零。
电势的大小表示单位正电荷在该点处具有的电势能量,可以通过以下公式计算:电势= 电势能/ 电荷大小
电势是描述电场强度的一种重要物理量,它可以帮助我们理解电荷之间相互作用的方式。
在电回路中,有电势差的存在,电流才会产生。
电势能和电势在电学中起着重要的作用,对于研究电场和电荷的行为具有指导意义。
电势和电势能的关系
电势和电势能的关系:
一、定义
1、电势:电势指的是一个物体对另一物体施加电场时所形成的能量场。
它具有绝对值,单位是伏特(V)。
2、电势能:它是的物体的电势能量,按照经典物理定义,它是物体所受到的电场作用产生的能量。
二、关系
1、电势和电势能之间有着直接的关系,也就是说,如果改变物体的电势,则会改变物体的电势能量;
2、电势与电势能的关系是可以用电势场的梯度和电子的密度来表示的。
从中可以看出,电子的移动易于在梯度的方向发生,所以梯度的大小可能会影响电子的移动;
3、此外,还可以从电势场的平均势差来看,这反映了电势能之间的关系。
三、应用
1、电势和电势能之间的关系可以用于现实世界中的各种电子设备,包括计算机、电视、电话等。
2、它们也可以用于电子微器件,例如晶体管、集成电路、混合信号回路等,它们都需要通过运用电势能和电势来控制它们的运行状态。
3、电势与电势能的关系,也用于研究物体如何进行电荷的传输、存储、检测和转换。
物理电势能和电势知识点物理电势能知识点总结1.电势能的概念(1)电势能电荷在电场中具有的势能。
(2)电场力做功与电势能变化的关系在电场中移动电荷时电场力所做的功在数值上等于电荷电势能的减少量,即WAB=εA-εB。
①当电场力做正功时,即WAB>0,则εA>εB,电势能减少,电势能的减少量等于电场力所做的功,即Δε减=WAB。
②当电场力做负功时,即WAB<0,则εA<εB,电势能在增加,增加的电势能等于电场力做功的绝对值,即Δε增=εB-εA=-WAB=|WAB|,但仍可以说电势能在减少,只不过电势能的减少量为负值,即ε减=εA-εB=WAB。
注:物理过程中一个物理量的增加一定是该物理量的终态值减去其初态值,减少一定是初态值减去终态值。
(3)零电势能点电场中任何电荷的势能为零的点。
理论上通常取无穷远点作为零电位点,实际中通常取地球作为零电位点。
说明:①零电势能点的选择具有任意性。
②电势能的数值具有相对性。
③某一电荷在电场中确定两点间的电势能之差与零电势能点的选取无关。
2.电势的概念(1)定义及定义式电场中某一点电荷的势能与其电量之比,称为该点的电势。
(2)电势的单位:伏(V)。
(3)电势是标量。
(4)电势是反映电场能量性质的物理量。
(5)零电势点指定势能为零的点称为零势能点。
理论上通常取无穷远点作为零电位点,实际中通常取地球作为零电位点。
(6)电势具有相对性电位的值与零电位点的选择有关,同一点的电位值随零电位点的选择而不同。
(7)电势沿着电场线越来越低。
电场强度的方向是电位下降最快的方向。
(8)电势能与电势的关系:ε=qU。
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1电场强度公式:E=F/q(定义式)E=U AB/d(匀场强)E=W AB/qd E=kQ/r2 2只有重力和电场力做功时,机械能和电势能相互转换,但总量保持不变。
电场力:F = E/q3电势能与电势的关系:电势=电势能/电荷(φ=E P/q,E PA=qφA,E PB=qφB)4电场强度与电势差:U AB=Ed (W AB=qElcosθ=qEd=qU AB)5静电力做功与电势能变化的关系:电场力所做的功等于电势能的减少量U AB=W AB/q,W AB= ΔE P减=E pA-E pB=qφA -qφB=q U AB =q Ed6 电容:C=Q/U C=εS/4πkd (ε:介电常数,k:静电力常量=9.0×109N•m2/C2)7动能定理:合外力所做的功等于动能的变化(只有重力做功时,物体的势能变化量等于动能变化量,合外力做正功,动能增加;做负功,动能减小)W 合=ΔE k8机械能守恒:只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下),物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
E k1+E p1=E k2+E p2; E1=E2;W= ;E减=E增(E k减=E p增、E p减=E k增)9 带电粒子在电场中的加速运动:W=ΔE k增或qU=mvt2/210 带电粒子在电场中的偏转(不考虑重力):类平抛运动物理选修3-1经典复习一、电场1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(真空中的点电荷){F:点电荷间的作用力(N);k:静电力常量k=9.0×109N•m/C;Q1、Q2:两点电荷的电量(C);r:两点电荷间的距离(m);作用力与反作用力;方向在它们的连线上;同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理);q:检验电荷的电量(C)}4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2{r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}5.匀强电场的场强E=U AB/d {U AB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}7.电势与电势差:U AB=φA-φB,U AB=W AB/q=ΔE P减/q8.电场力做功:W AB=qU AB=qEd=ΔE P减{W AB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),U AB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m);ΔE P减:带电体由A到B时势能的减少量}9.电势能:E PA=qφA{E PA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}10.电势能的变化ΔE P减=E PA-E PB{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的减少量}11.电场力做功与电势能变化W AB=ΔE P减=qU AB (电场力所做的功等于电势能的减少量)12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}13.平行板电容器的电容C=εS/(4πkd)(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数)14.带电粒子在电场中的加速(V o=0):W=ΔE K增或qU=mVt2/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度V o进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用) :类平抛运动(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)垂直电场方向:匀速直线运动L=V ot平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m =q U /m注: (1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直; (3)常见电场的分布要求熟记;(4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;(6)电容单位换算:1F=106μF=1012PF;(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;(8)其它相关内容:静电屏蔽、示波管、示波器及其应用、等势面二、恒定电流1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}2.欧姆定律:I=U/R {I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω•m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r +R)或E=Ir+ IR(纯电阻电路); E=U内 +U外;E=U外 + I r ;(普通适用){I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}7.纯电阻电路和非纯电阻电路8.电源总动率P总=IE;电源输出功率P出=IU;电源效率η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}9.电路的串/并联:串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)11.伏安法测电阻1、电压表和电流表的接法2、滑动变阻器的两种接法三、磁场1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量, B =Φ/S,是矢量,单位(T),1T=1N/(A•m)2.安培力F=BIL (注:I⊥B) ; {B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度(A),L:导线长度(m)}3.洛仑兹力f=qVB(注V⊥B);质谱仪{f:洛仑兹力(N),q:带电粒子电量(C),V:带电粒子速度(m/s)}4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种):(1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V=V0(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下(a) f洛=F向=mV2/r=mω2r=m (2π/T)2r=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下); (c)解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=弦切角的二倍)注:(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定,只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负;(2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握;(3)其它相关内容:地磁场、磁电式电表原理、回旋加速器、磁性材料。
电势与电势能具有相对性。
通常取无穷远处或大地作为零电势点。
电势:描述电场的能的性质的物理量。
电势是指电场中任两点间对电荷作功的本领。
相当于力学中的重力势,电势是电场中一点相对零电势点的电势差,是由电势差来定义电势的。
电场中任两点间对电荷做功的本领是取决于两点间的电势差的大小的。
电势能是指在电场中任两点间移动电荷,电荷所受电场力作的功。
电势能:电荷在电场中具有的由电荷间的相互作用而产生的势能。
类似于重力势能,只不过方向不仅仅是竖直向下电势能是对于电场力做功而言的,只要电场力做正功,电势能就减少;做负功,则电势能增加。
高中阶段关于电势能和电势的公式
库仑定律:F=kQq/r²
电场强度:E=F/q
点电荷电场强度:E=kQ/r²
匀强电场:E=U/d
电势能:E₁=qφ
静电力做功:W₁₂=qU₁₂
全电路欧姆定律:ε=I(R+r)
安培力:F=ILBsinθ。
第12单元:电势、电势差和电势能【教学结构】电势能、电势、电势差三个物理量联系密切,表示电场的能的性质。
三个概念均很重要,但需要突出电势差概念的理解和应用。
一、电势能1.电场力的功W=F·S S应是沿电场线方向位移,根据F、S的方向决定电场力做正功、负功。
电场力做功与路径无关,与重力功比较理解上述内容2.电势能:电荷在电场中具有的势能,和重力势能一样要确定0势能的位置。
比0电势能高的电势能为正,比零电势能低的电势能为负。
电势能用ε表示,单位焦耳(J)3.电势能与电场力的功的关系,W=-△ε△ε=ε2-ε1,电场力做正功电势能减少,电场力做负功电势能增加。
与重力功和重力势能变化的关系进行比较。
二、电势1.电势定义:U=εq 。
图1所示为正点电荷的电场,为距Q无穷远处,此处电势能为零,把电量不同的正电荷q1、q2、q3……从无穷远处A点移到电场中B点,电场力做负功为W1、W2、W3……,所以电荷在B点电势能应为ε1、ε2、ε3,虽然q不同,ε不同,但它们比值,εεε11223q q q,,相同,用此理解,电势的概念为单位电量电荷在B处所具有的电势能,或理解为1库仑的电荷从B到A电场力做的功。
2.电势是标量,单位:伏特简称伏,用V表示,1V=1J/C。
从上面过程分析可知,在离场源无穷远处电势为0。
(1)正电荷电场中,处处电势为正,负电荷电场中,处处电势为负。
(2)沿电力线方向,电势降低。
3.电势能与电势的关系,ε=υq,对照电场力和电场强度的联系和区别进行比较。
判断q在正、负点电荷电场中的电势能的正负,分q为正、负电荷两种情况考虑。
4.等势面:电场中电势相等的点构成的面(1)在同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功,与在同一水平面上移动的物体重力不做功的道理一样(2)等势面一定与电场线垂直(3)匀强电场中的等势面是与电场线垂直的一族平面。
思考点电荷电场等势面情况(4)处于静电平衡的导体是等势体。
电势能和电势的关系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。
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。
电势能和电势克服电场力做功,电势能增加。
电场做功,电势能减少。
电势:正电荷移动方向,电势减少。
①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。
②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。
没有说明参考对象是以无穷远处为参考面,但是可以判断,点电势能增加,正电荷延电势方向相反运动,电势增加。
电势能减少,正电荷延电势少方向运动,电势能做功,电势减少。
③在两点间移动正电荷,如果电场力做正功,则电势是降低的,如果电场力做负功,则电势升高。
电场力做正功,电势能减少,电势降低,反之也是一样。
④在两点间移动负电荷,如果电场力做正功,则电势升高,电场力做负功,则电势降低。
移动负电荷,电场力做正功,电势能减少,电势方向是正电荷方向相反,故电势升高。
电势能大小判断1.场源电荷判断法:离场源正电荷越近,试探正电荷的电势能越大,试探负电荷的电势能越小。
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,电荷的电势能就一定减小,电场力做负功,电荷的电势能就一定增加。
零势能处可任意选择,但在理论研究中,常取无限远处或大地的电势能为0。
取无穷远为电势零:①正电荷产生的电场中Φ>0,远离场源电荷Φ↓:移动正检验电荷W>0,Ep↓;移动负检验电荷W<0,Ep↑。
②负电荷产生的电场中Φ<0,远离场源电荷Φ↑:移动正检验电荷W<0,Ep↑;移动负检验电荷W>0,Ep↓。
电势能和电势基础知识1.静电力做功的特点:不论q在电场中由什么路径从A点移动到B点,静电力做的功都是的.静电力做的功与电荷的位置和位置有关,与电荷经过的路径.2.电势能:电荷在中具有的势能叫做电势能,用字母表示,单位. 电势能是相对的与重力势能相似,与参考位置的选取有关.3.静电力做功与电势能的关系(1) 静电力做的功电势能改变量的多少,公式WAB =.(2) 电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到位置时所做的功.4.电势:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的,叫做这一点的电势,用φ表示,定义式:φ=,在国际单位制中,电势的单位是伏特(V),1 V=1 J/C;电势是标量,只有大小,没有方向.5.电场线与电势:电场线指向电势的方向.6.等势面:电场中电势的各点构成的面叫做等势面.电场线跟等势面.电势能大小的判断方法1.根据静电力做功和电势能变化的关系,静电力做正功,电势能减少,静电力做负功,电势能减增加,且W=.AB2.电势能和电势的关系:E P=qφ,注意各物理量要带符号运算电势高低的判断方法:电场线指向电势降低的方向(1) 电场线法:顺着电场线的方向电势越来越低.(2) 由电势和电势能的关系E P=qφ来判断:先由电场力做功情况判断电势能的变化,再由电势和电势能之间的关系判断电势的升降情况.需记住的是:对正电荷,电势越高电势能越大,电势越低电势能越小;对负电荷,电势越高电势能越小,电势越低电势能越大.(3) 通过计算电势差U AB=W AB/q,结合U AB=ϕA-ϕB来判断.若U AB>0,则ϕA>ϕB;若U AB=0,则ϕA=ϕB;若U AB<0,则ϕA<ϕB.例1、下列说法中正确的是 ( )A .无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越多,电荷在该点的电势能就越大B .无论是正还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越少,电荷在该点的电势能越大C .无论是正还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,克服电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大D .无论是正电荷还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大例2 、 如果把q =1.0×108-C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点,需要克服电场力做功W=1.2×104-J ,那么 (1) q 在A 点的电势能和A 点的电势各是多少? (2) q 未移入电场前A 点的电势是多少?对应练习:1.将一带电量为 -q 的检验电荷从无限远处移到电场中的A 点,该过程中电场力做功为W ,则检验电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为( )A .E P = -W ,φA =q WB .E P = W ,φA = -qW C .E P = W ,φA =q W D .E P = -W ,φA = -qW 2.下列说法中正确的是A .当两正点电荷相互靠近时,它们之间的库仑力增大,它们的电势能也增大B .当两负点电荷相互靠近时,它们之间的库仑力增大,它们的电势能也增大C .一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时,它们之间的库仑力增大,它们的电势能减小D .一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时,它们之间的库仑力减小,它们的电势能增大3.如图,是某电场中的一条直电场线,一电子(重力不计)从a 点由静止释放,它将沿直线向b 点运动,则可判断A .该电场一定是匀强电场B .场强E a 一定小于E bC .电子具有的电势能E Pa 一定大于E PbD .两点的电势φa 一定低于φba b4.下列关于电场中场强与电势能、电势的关系说法正确的是( ) A.电荷在电势高处电势能也一定大B.场强越大的地方电势一定越高C.场强为零的地方电势必为零D.电势为零的地方场强可以不为零5.a、b为电场中的两点,且a点电势高于b点,则可知()A.把负电荷从a点移到b点电场力做负功,电势能增加B.把正电荷从a点移到b点电场力做正功,电势能减少C.无论移动的是正电荷还是负电荷,电荷的电势能都要减少D.无论是否有电荷移动,a点电势能总是大于b点的电势能6.某电场中有A、B、C三点,三点的电势分别是φA=5V,φB= -2V,φC=0,现有一电荷量q= -6×10-6C的点电荷P,(1)若将P从A移到B,则电场力做功多少?电势能变化了多少?(2)若将P从B移到C,则电场力做功多少?电势能变化了多少?(3)该点电荷在三点中哪一点时电势能最大?7.在一点电荷Q产生的电场中,一个带正电粒子通过时的轨迹为图中实线所示,图中虚线表示电场中a、b所在的两个等势面,以下说法中正确的是( )A.点电荷Q可能为正电荷,也可能为负电荷B.运动中粒子总是克服电场力做功C.粒子在a点时的动能一定比在b时的大D.粒子在a点时的电势能一定比在b点时的大8.如图所示,实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带正电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运动中只受到静电力的作用,根据此图可作出正确的判断的是:A.电场线的方向B.带电粒子在a、b两点速度何处较大C.带电粒子在a、b两点电势能何处较大D.源电荷的电性电势差一、学习过程电势差与电势的关系。
电势能、电势、电势差、电场强度、电场力作功是静电场中非常重要的概念,具有抽象、复杂、难以区别的特点。
笔者通过多年的教学发现大部分学生对这一部分知识掌握得都不好,基本的概念都无法辨别清楚,更别说理解它们之间的联系和区别。
鉴于此,笔者对教材内容进行了创新,认真总结了这几个物理量的规律和特点,并找出了它们之间的区别和联系,使得知识脉络清楚,便于学生理解和学习。
下面我们就来一起分享笔者的总结成果。
一、电势能1.定义:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。
2.电势能的单位:焦耳,符号为J。
3.电势能零点的选取,若要确定电荷在电场中的电势能,应先确定电场中电势能的零位置。
零势能处可任意选择,常取无限远处或大地的电势能为零点。
4.电荷在电场中某点具有的电势能等于将该点电荷由该点移到电势零点电场力所做的功。
电势能反映电场和处于其中的电荷共同具有的能量。
5.静电力做功与电势能变化的关系:电场力做多少功,电势能就变化多少。
6. 如何比较电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低: 将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断,电场力做正功,电势能减小,电荷在A点电势能大于在B点的电势能,反之电场力做负功,电势能增加,电荷在A点的电势能小于在B点的电势能。
二、电势1.定义:在电场中,某点电荷的电势能跟它所带的电荷量之比叫做这点的电势。
电势是从能量角度上描述电场的物理量(电场强度则是从力的角度描述电场) 。
2.电势符号是φ,单位是伏特,符号:V。
3.电势只有大小,没有方向,是标量。
4.物理意义:(1)由电场中某点位置决定,反映电场能的性质。
(2)与检验电荷电量、电性无关。
(3)表示将1C正电荷从参考点移到零势点电场力做的功。
5.电势是一个相对量,其参考点是可以任意选取的。
在具体应用中,常取标准位置的电势为零。
电势只不过是和标准位置相比较得出的结果。
我们一般取地球为标准位置,在理论研究时,常取无限远处为标准位置。
电势能和电势【教学目标】1.知识与技能(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,了解等势面的意义及与电场线的关系。
2.过程与方法(1)通过与前面知识的结合,理解电势能与静电力做的功的关系,从而更好的了解电势能和电势的概念。
(2)培养对知识的类比能力,以及对问题的分析、推理能力。
(3)通过学生的理论探究,培养学生分析问题、解决问题的能力。
培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。
3.情感、态度与价值观(1)尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题,增强科学探究的价值观。
利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣,培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。
(2)利用等势面图像的对称美,形态美以获得美的享受、美的愉悦,自己画图,在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。
(3)在研究问题时,要培养突出主要矛盾,忽略次要因素的思维方法。
【教学重点和难点】1.重点理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
2.难点掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题。
【教学方法】类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例、多媒体课件【教学过程】复习前面相关知识。
1.静电力,电场强度概念,指出前面我们从力的性质研究电场,从本节起将从能量的角度研究电场。
2.复习功和能量的关系:如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手,提出问题:是什么转化为试探电荷的动能?一、静电力做功的特点结合课本图1。
4-1(右图)分析试探电荷q在场强为E的均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沿任意曲线线A到B结果都一样即:W=qEL AM =qEL AB cos与重力做功类比,引出结论:静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关,与电荷经过的路径无关。
拓展:该特点对于非匀强电场中也是成立的。
二、电势能寻找类比点:力做功只与物体位置有关,而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢?属于什么能?(移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。
)思考:静电力做功也与路径无关,是否隶属势能?我们可以给它一个物理名称吗?1.电势能: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,这种势能我们叫做电势能。
电势能用E p 表示。
【思考与讨论】如果做功与路径有关,那能否建立电势能的概念呢?2.讨论:静电力做功与电势能变化的关系通过知识的类比,让学生能从中感受到新知识的得出也可以通过已有获取。
静电力做的功等于电势能的变化。
功是能量变化的量度。
电场力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而他们总量保持不变。
W AB=-(E pB-E pA)=E pA-E P【思考讨论】对不同的电荷从A运动到B的过程中,电势能的变化情况:正电荷从A运动到B做正功,即有W AB>0,则E pA>E pB,电势能减少。
(1)正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少。
负电荷从A运动到B做正功,即有W AB<0,则E pA>E pB,电势能增加。
(2)负电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐降低。
对此分析得出:电势能为系统所有,与重力势能相类似。
3.求电荷在某点处具有的电势能问题讨论:在上面讨论的问题中,请分析求出A点的电势能为多少?学生思考后无法直接求出,不妨就此激励学生,并提出类比方法。
类比分析:如何求出A点的重力势能呢?进而联系到电势能的求法。
则 E pA=W AB(以B为电势能零点)电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置撕所做的功。
4.零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。
拓展:求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低。
将电荷由A点移动到B点,根据静电力做功情况判断。
若静电力做功为正功,电势能减少,电荷在A点电势能大于在B点的电势能。
反之静电力做负功,电势能增加,电荷在A点电势能小于在B点的电势能弄清正、负电荷在电场中电势能的不同特点,判断其做功特点再进行判断。
通过对不同内容的拓展,引导学生能通过自己对不同事例的分析,知道对问题考虑的全面性有所了解,同时能正确认识到在分析问题时还应该思考问题的不同侧面,达到对问题的全面解决。
提高思维的深度和发散能力,达到对物理学习全面化的探究要求。
当堂练习:1、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?2、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时,电场力做了5×10-6J的功,那么( )A.电荷在B处时将具有5×10-6J 的电势能B.电荷在B处将具有5×10-6J 的动能C.电荷的电势能减少了5×10-6JD.电荷的动能增加了5×10-6J3、如图1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B.把正电荷从a移到b,电场力做负功,电荷的电势能增加C.把负电荷从a移到b,电场力做正功,电荷的电势能增加D.从a到b电势逐渐降低三、电势:通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。
参阅P 20图1。
4--3(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势。
用ϕ表示。
标量,只有大小,没有方向,但有正负。
(2)公式:q E p=ϕ(与试探电荷无关) (3)单位:伏特(V )(4)电势与电场线的关系:电场线指向电势降低的方向。
电势顺线降低;顺着电场线方向,电势越来越低。
与电势能相似,我们知道E p 有零势能面,因此电势也具有相对性。
引导学生得出:应该先规定电场中某处的电势为零,然后才能确定电场中其他各点的电势。
(5)零电势位置的规定:电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择。
因此电势有正负之分,是由于其零电势的选择决定。
通常以大地或无穷远默认为零。
与零电势能的位置规定是否有相似之处呢?思考与讨论:参看书上的问题进行思考与讨论,然后思考若是q 当做负电荷来进行研究,其结果是否一样呢?四、等势面在地理课上常用等高线来表示地势的高低。
今天我们学习了电势的知识后,那我们可以用什么来表示电势的高低呢?学生:在电场中常用等势面来表示电势的高低。
1.等势面:电场中电势相同的各点构成的面。
寻找等势面:找正点电荷和带电平行金属板中的等势面。
观看挂图,从中寻找不同电场中等势面的不同和相同点,进行合理猜想。
2.等势面与电场线的关系⑴在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,静电力不做功。
W AB=E pA-E Pb=qφA-qφB=0讨论:什么情况下会出现力做功为零的情况?引导分析得出:F⊥v⑵电场线跟等势面一定垂直,即跟电场强度的方向垂直。
引导学生用反证法达到证明的目的,加深对知识点的应用。
而沿着电场线的方向,电势越来越低。
归纳总结可得出:电场线跟等势面垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
若两个相邻的等势面间的电势之差是相等的,则能得到书上图1.4-5的图形。
观看图形或挂图,结合电场线的特点,可得出结论。
⑶等势面越密,电场强度越大。
⑷等势面不相交、不相切。
3.应用等势面:由等势面描绘电场线方法:先测绘出等势面的形状和分布,再根据电场线与等势面的关系,绘出电场线的分布,于是我们就知道电场的情况了。
当堂练习:4、有关电场中某点的电势,下列说法中正确的是()A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B、由放在该点的电荷的电量多少来决定C、与放在该点的电荷的正负有关D、是电场本身的属性,与放入该点的电荷情况无关5、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6、一个点电荷,从静电场中的a点移至b点,其电势能的变化为零,则()A.a、b两点的场强一定相等B.该电荷一定沿等势面移动C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的D.a、b两点的电势相等7、在匀强电场中有a、b、c三点,位置关系如图所示,其中ab=√3 cm,bc=1cm已知电场线与abc三点所在的平面平行,若将电量为-2×10-8C的点电荷从 a 移到b,电场力不做功,而把该电荷从a移到c,电场力做功为1.8×10-7J(1)画出通过a、b、c 三点的电场线(2)求该匀强电场的电场强度【教学反思】本节课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课,尤其是用类比的方法达到对新知识的探究,同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。
教材从电场对电荷做功的角度出发,推知在匀强电场中静电力做功与移动电荷的路径无关。
进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的,并与重力势能类比,说明电荷在电场中也是具有电势能。
静电力做功的过程就是电势能的变化量,而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值,因此有必要规定电势能零点。
对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。