沙河高中物理第一章静电场第四节电势和电势能二导学案新人教选修

1.4《电势能与电势》二学习目标1、知道等势面的概念。

2、了解等势面的意义及与电场线的关系。

3、能会出几种常见带电体的电场线和等势面。

学习疑问学习建议【知识点回顾】1、静电力做功的特点:2、静电力做功与电势能变化的关系：3.如何比较电场中两点电势的高低4.电势能大小的判断方法【预学能掌握的内容】（查阅教材p-页完成下列问题）等势面1.定义：电场中相等的各点构成的面。

2.等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力做功。

(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟方向垂直。

(3)电场线总是由电势的等势面指向电势的等势面，两个不同的等势面永不。

(4)电势之差相等的等势面密的地方，电场强度，电势之差相等的等势面疏的地方，电场强度。

3.几种典型电场的等势面(1)点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面。

如图甲所示。

(2)等量异种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面。

如图乙所示。

(3)等量同种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面。

如图甲所示。

(4)匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平行平面。

如图乙所示。

(5)形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面。

如图所示。

.等量同种、异种点电荷的电势分布特点位置电势电荷连线上连线的中垂线上从中点沿中垂线向两侧连线上和中垂线上关于中点对称点两等量正电荷中点处与连线交点处两等量负电荷中点处与连线交点处两等量异种电荷从正电荷向负电荷中垂线为【典题探究】例1.在点电荷Q的电场中，一个α粒子(He42)通过时的轨迹如图实线所示，a、b为两个等势面，则下列判断中正确的是( )A. 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. α粒子经过两等势面的动能E ka＞E kbD. α粒子在两等势面上的电势能E pa＞E pb例2. (多选)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C、在同一个等势面上的各点，场强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【课堂检测】1、关于电场中的电场强度和电势，下列说法正确的是（）A、电场强度大的地方，电势一定高B、等势面上各点的电场强度大小一定相等C、等势面不一定跟电场线垂直D、沿着电场线的方向，电势越来越低2、(多选)如图所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和－Q，x轴上的P点位于－Q的右侧．下列判断正确的是 ( )A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同C．若将一试探电荷＋q从P点移至O点，电势能增大D．若将一试探电荷＋q从P点移至O点，电势能减小3、(多选)一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中,粒子运动轨迹如图中虚线abc所示,图中实线是同心圆圆弧,表示电场的等势面,不计重力，以下判断正确的是（）A．粒子受到静电排斥力的作用；B．粒子在b点的电势能一定大于在a点的电势能；C．粒子在b点的速度大于在a点的速度；D．粒子在a点和c点的加速度大小一定相等。

电势差电势〖自主学习〗请阅读教材第一章第5节P20至P21。

完成下列问题，并将相应内容在书上做上记号【任务1】电场中两点间的的差值，叫电势差，也叫，单位【任务2】电势差的定义式，静电力所做的功可写成请阅读教材第一章第4节P17至P19。

完成下列问题，并将相应内容在书上做上记号【任务3】沿电场线方向电势逐渐降低，电势有正负，电势是量；物理学中常取离场源电荷无穷处的电势为，实际应用中常取的电势为【任务4】电场中电势相等的点构成的线叫，构成的面叫，【任务5】电场线与等势线（面），且由电势的等势线（面）指向电势的等势线（面）〖问题讨论〗【问题1】在电场中沿等势线（面）移动电荷时，静电力做功吗？【问题2】电场线与等势线有什么区别和联系？常见电场的电场线和等势线你能画出几个？【问题3】你将采用什么方法记忆和理解电势、电势差及相关内容？高二年级物理选修3－1学案————电势差电势〖学习目标〗1、知道电势差的定义式及与电势的关系2、知道等势面与电场线间的关系3、能应用等势面与电场线间的关系解决实际问题〖知识链接〗1、高度差及高度的概念；2、功能关系；3、力和运动的关系〖新课内容〗1、电势差的定义式2、电势及等势面3、等势面与电场线间的关系4、电势差与电势的关系〖典型例题〗1、在静电场中，下列说法中错误的是（）A．电场强度为零的点，电势也一定为零B．电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等C．只在电场力作用下，正电荷一定从电势高的地方向电势低的地方移动D．沿着电场线方向电势一定越来越低2、如图所示，a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a由静止释放，沿电场线方向向上运动，到b点速度恰好为零，下列说法中正确的是（）A、带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B、a点电势比b点的电势高C、带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小D、a点的电场强度比b点的电场强度大3、如图所示，在O点置一点电荷Q，以O为圆心作一圆。

电势差电势〖自主学习〗请阅读教材第一章第5节P20至P21。

完成下列问题，并将相应内容在书上做上记号【任务1】电场中两点间的的差值，叫电势差，也叫，单位【任务2】电势差的定义式，静电力所做的功可写成请阅读教材第一章第4节P17至P19。

完成下列问题，并将相应内容在书上做上记号【任务3】沿电场线方向电势逐渐降低，电势有正负，电势是量；物理学中常取离场源电荷无穷处的电势为，实际应用中常取的电势为【任务4】电场中电势相等的点构成的线叫，构成的面叫，【任务5】电场线与等势线（面），且由电势的等势线（面）指向电势的等势线（面）〖问题讨论〗【问题1】在电场中沿等势线（面）移动电荷时，静电力做功吗？【问题2】电场线与等势线有什么区别和联系？常见电场的电场线和等势线你能画出几个？【问题3】你将采用什么方法记忆和理解电势、电势差及相关内容？高二年级物理选修3－1学案————电势差电势〖学习目标〗1、知道电势差的定义式及与电势的关系2、知道等势面与电场线间的关系3、能应用等势面与电场线间的关系解决实际问题〖知识链接〗1、高度差及高度的概念；2、功能关系；3、力和运动的关系〖新课内容〗1、电势差的定义式2、电势及等势面3、等势面与电场线间的关系4、电势差与电势的关系〖典型例题〗1、在静电场中，下列说法中错误的是（）A．电场强度为零的点，电势也一定为零B．电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等C．只在电场力作用下，正电荷一定从电势高的地方向电势低的地方移动D．沿着电场线方向电势一定越来越低2、如图所示，a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a由静止释放，沿电场线方向向上运动，到b点速度恰好为零，下列说法中正确的是（）A、带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B、a点电势比b点的电势高C、带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小D、a点的电场强度比b点的电场强度大3、如图所示，在O点置一点电荷Q，以O为圆心作一圆。

第4节电势能和电势1.静电力做功与路径无关，只与电荷的初、末位置有关；静电力做的功等于电势能的减少量。

2．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。

3．沿电场线方向，电势逐渐降低。

4．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。

5．无论粒子电性如何，当粒子垂直进入匀强电场后，电场力一定做正功。

一、静电力做功的特点在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。

二、电势能1．概念电荷在静电场中具有的势能。

用E p表示。

2．静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量，W AB＝E p A－E p B。

错误!3．电势能的大小 电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。

4．零势能位置 电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无穷远处或大地处的电势能规定为零。

三、电势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。

2．公式：φ＝E p q。

3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1 V ＝1 J/C 。

4．特点(1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取无穷远或地球为零电势位置。

(2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。

5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。

四、等势面1．定义电场中电势大小相同的各点构成的面叫做等势面。

2．等势面与电场线的关系(1)电场线跟等势面垂直。

(2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。

1．自主思考——判一判(1)只要电荷在电场中移动，电场力一定做功。

(×)(2)电场力做功与重力做功类似，与初末位置有关，与路径无关。

(√)(3)电势有正、负，是矢量。

(×)(4)在匀强电场中沿电场线方向，电势降低最快。

(√)(5)等势面上，不仅各点电势相同，电场强度也一定相同。

(×)(6)电势能是相对的，规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能不同。

4 电势能和电势问题探究静电力可以将两个带同种电荷的小球排斥开，也可以将两个异种电荷吸引到一起，说明静电力可以对电荷做功.我们知道，功是能量转化的量度，那么静电力做功时有什么能参与了转化呢？静电力做功具有什么特点呢？在重力场中，比如一座高山，我们可以画出它的一系列等高线，在不同的高度面上，同一个人将有不同的重力势能.那么在电场中我们是否也可以画出一系列具有某种相等量面（或线），同一个电荷在不同的“面”上有不同的能量呢？你是否可以总结出重力势能与电场中的能量的相似与不同之处？ 自学导引1．静电力做功的特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功只与电荷的__________和___________有关，与电荷的运动________无关，这跟重力做功的特点类似.静电力的功是_______量，但有正功、负功之分. 答案：起始位置 终止位置 路径 标2.电势能（E p ）（1）定义：电荷在电场中所具有的________，叫电势能，单位是焦耳（J ）．（2）电势能是_______量，但有正负之分．当电荷的电势能为正时，它就比在零电势能位置的电势能______，为负值时，它就比在零电势能位置的电势能______.（3）电势能是相对的，只有当___________位置确定以后，电荷在电场中某点的电势能才有确定的值，通常规定：电荷在___________或___________的电势能为零．（4）电场力做功与电势能变化的关系：W AB =qU AB =E pA -E pB ，电场力做正功时，W AB ＞0，E pA ＞E pB ，电势能________；电场力做负功时，W AB ＜0，E pA ＜E pB ，电势能________________．（5）在同一电场中，同样从A 点到B 点，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是________的. 答案：（1）势能（2）标 高 低（3）零电势能 大地表面 无穷远处（4）减少 增加（5）相反3．电势（φ）（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.（2）定义式：φ=q E p.（3）电势的相对性：电势的大小与___________的选取有关，必须先确定零电势点，才能确定某点的电势值，一般选取________或___________的电势为零．（4）电势是__________量，但电势也有正、负之分，电势的正负分别表示比参考点的电势______还是_______．（5）沿电场线的方向，电势逐渐________．（6）电势的固有性：电势是表示电场能量属性的一个物理量，在电场中某点处电势的大小由电场本身的条件决定，与在该点处是否放着电荷，电荷的电性、电荷量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如前面学过的电场强度E=F/q.答案：（3）零电势点 地面 无穷远处（4）标 高 低（5）降低4．等势面：电场中电势________的点组成的面叫等势面．它有下面一些特点：（1）同一等势面上各点电势相等，在同一等势面上移动电荷时电场力__________．注意：电荷从同一等势面的一点移到另一点有两种情况：a.沿着等势面移动；b.不沿等势面移动.两种情况电场力做功都为零，只是前种情况时时刻刻不做功，后者是电场力在过程中做了功，但总功为零．（2）等势面处处与电场线________．（3）电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面．（4）两个电势不相等的等势面在空间________．（5）等势面的疏密表示电场的________．答案：相同（1）不做功（2）垂直（4）不相交（5）强弱疑难剖析1．根据场源电荷判断：离正电荷越近，电势越高，检验正电荷的电势能越大，检验负电荷的电势能越小；离负电荷越近，电势越低，检验正电荷的电势能越小，检验负电荷的电势能越大．2．根据电场线判断：沿着电场线方向电势降低，检验正电荷的电势能减少，检验负电荷的电势能增加；逆着电场线方向电势升高，检验正电荷的电势能增加，检验负电荷的电势能减少．3．根据电场力做功判断：电场力对正电荷做正功时，正电荷由高电势点移向低电势点，电势能减少；电场力对负电荷做正功时，负电荷由低电势点移向高电势点，电势能减少．4．根据电势能判断：正电荷在电势高处电势能较大，负电荷在电势低处电势能较大．【例1】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点的电势能思路分析：正电荷在电势高的地方具有的电势能多，而负电荷在电势越高的地方具有的电势能越少．可知正电荷从a点移到b点电势能减小，负电荷从a点移到b点电势能增加．无论正电荷还是负电荷，电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加，因此A、B两选项都是正确的，C错误.对D选项，我们首先要清楚，在电场中某点放入电荷，这个电荷就具有电势能．像重力势能属于物体和地球构成的物理系统一样，电势能是由放入电场的电荷和电场共同决定的，不明确放在a、b点的电荷性质，不能比较其电势能高低；若a、b两点不放入电荷，单就电场中的某点，不存在电势能问题，因此D选项错误．答案：AB温馨提示：电场中的每一点都有属于电场本身的物理量——电场强度和电势，电场强度和电势分别从力的角度和能的角度描述电场的实质．当在电场中放入电荷，这个电荷就要受到电场力和具有电势能．【例2】图1-4-1所示是某电场中的一条直电场线，一电子从a点由静止释放，它将沿直线向b点运动.下列有关该电场情况的判断正确的是（）图1-4-1A．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 pb D．电势φa一定低于φb思路启示：有的同学认为A对，他们只知道在匀强电场中由静止释放的电荷将沿电场线运动，殊不知非匀强电场中的电场线也有直的，由于题目只给出了电场中的一条电场线，就无法根据电子运动决定该电场是否为匀强电场.也有同学错选B，认为静止的电子只在电场力作用下应向场强大的地方运动，他们混淆了场强和电势两个概念，静止的电子只在电场力作用下应向高电势移动，所以D选项φa＜φb才是正确的．题目中没有给出具体数据，无法定量计算场强的大小进行比较，只能由电场线的疏密定性地判断出场强的小或大，但是题目只给了一条直电场线，无法比较其疏密程度，当然，也就无法比较场强的大小.另外，根据负电荷受电场力方向与场强方向相反，可判断出该电场线的方向由b向a；进而根据沿电场线方向电势降低，判断出电势φa＜φb.对于C选项要比较电子电势能的变化情况就要从电场力对电子做功的情况来判断，一电子只在电场力作用下由a运动到b，电场力对电子做正功，所以电子的电势能要减少，E pa>E pb．答案：CD思维陷阱：此题主要考查场强大小和电势高低的判断方法及如何比较电荷在电场中不同点电势能的大小，易错之处在于混淆场强和电势两个概念，认为沿电场线方向场强也越来越小.也有同学认为只要电场线为直线，该区域的电场就是匀强电场，解答这类题目的方法是清楚各量大小的判断方法，场强是根据电场线的疏密判断，电势是根据沿电场线方向电势越来越低判断，而电势能则是根据在两点间移动电荷时电场力的做功情况判断．四、几种常见的等势面的分布及特点1．点电荷的等势面：如图1-4-2所示，点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面.图1-4-22．等量同种点电荷的等势面：如图1-4-3所示.图1-4-3等量正点电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低．连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．等量负点电荷的电势分布是：连线上是中点电势最高，中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧电势越来越高，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．3．等量异种点电荷的等势面：如图1-4-4所示.图1-4-4等量异种点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线，若沿中垂线移动电荷至无穷远，电场力不做功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点的电势也为零．因此从中垂线上某点不沿中垂线移动电荷到无穷远，电场力做功仍为零．4．匀强电场的等势面：如图1-4-5所示，匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面.图1-4-5【例3】如图1-4-6所示，虚线为等势线，一电荷从A点运动到B点，其轨迹如图所示，试判定电荷的电性及速度的变化情况.图1-4-6思路分析：先画出通过A点和B点的电场线，如图1-4-7所示，因力的方向总是指向轨迹的凹侧，可以判定电荷所受静电力方向应逆电场线方向，所以电荷应带负电．同时可以断定静电力对电荷做正功，电荷动能增大，故速度增大.图1-4-7答案：电荷带负电，它的速度将增大温馨提示：由运动和力的关系可知，做曲线运动的物体，其运动轨迹总是在初速度方向和受力方向所夹范围之内，并向力的方向偏折．根据这个规律,已知运动轨迹，则可判定受力方向，因为力的方向总是指向轨迹的凹侧，此题的解析就用到这个规律.【例4】图1-4-8中，a、b带等量异种电荷，MN为a、b连线的中垂线.现有一个带电粒子从M点以一定初速度v0射入，开始时一段轨迹如图中实线，不考虑粒子重力，则在飞越该电场的整个过程中（）图1-4-8A．该粒子带负电B．该粒子的动能先增加，后减少C ．该粒子的电势能先减少，后增加D ．该粒子运动到无穷远处后，速度的大小仍为v 0思路分析：由粒子开始时一段轨迹可以判定，粒子在该电场中受到大致向右的电场力，因而可以判断粒子带负电，A 正确.因为等量异种电荷连线的中垂面是一个等势面，又由两个电荷的电性可以判定，由a 到b 电势逐渐升高，所以电场力做正功，粒子电势能减少，动能增加，且还是单调变化，所以B 、 C 正确.因为M 点所处的等量异种电荷连线的中垂面与无穷远等电势，所以在由M 点到无穷远运动的过程中，电场力做功W=qU=0，所以粒子到达无穷远处时动能仍然为原来值，即速度大小一定为v 0.答案：ABCD温馨提示：粒子从M 到无穷远过程中，虽然电场力做的总功为零，总动能不变，但绝不是这一过程中电场力一直不做功，很显然，在开始的一段运动过程中，电场力做正功，以后的运动过程中电场力做负功，总功为零.即粒子的速率必然经过一个先增大、后减小，最后又回到v 0的过程.拓展迁移1.为什么电场中同一等势面或不同等势面都不能相交，也不能相切？答案：因为电场线总跟等势面垂直，如果等势面相交，则交点处的电场线方向就有两个，从而场强方向就不是唯一的，这是不可能的；如果等势面相切，则在相切处等势面的“密度”为无穷大，表明场强为无穷大，这也是不可能的．2.在应用公式U AB =qW AB 或公式W AB =qU AB 时，对各物理量的符号应如何处理？ 答案：这里通常有两种处理方法：（1）计算时将各量的正、负代入公式，并可根据结果的正、负进行判断.例如，将一个电荷量q=-1×10-5C 的电荷从电场中的A 点移到B 点，电场力做功为W=-2.0×10-4 J ，则A 、B 两点间的电势差U AB =54100.1100.2--⨯-⨯-=q W AB V=20 V ，U AB =20 V 表示A 点电势比B 点电势高20 V. （2）计算时，各物理量均代入绝对值，然后再判断两点间的电势高低关系及其他问题.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

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
（2）电场线（或E）⊥等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
（3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合
（4）等差等势面的疏密表示场强的大小
三、新知应用（多媒体展示）
4、当堂检测
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
电势能用Ep表示，单位：焦耳（J）
电势能与静电力做功的关系
静电力做正功电势能减少，
静电力做负功电势能增加。
3、电势
(1)电势定义：φ=Ep/q。
(2)电势是标量，单位：伏特，简称伏，用V表示，1V=1J／C。
(3)在离场源无穷远处电势为0：正电荷电场中，处处电势为正。负电荷电场中，处处电势为负。
(4)沿电力线方向，电势降低。
第4节电势能和电势
三
维
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、电势能和电场力做功的关系。
（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。
2.过程与方法：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，从而更好的理解电势能和电势的概念。
3.情感、态度与价值观方面：尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价值。
(3)在离场源无穷远处电势为0：正电荷电场中，处处电势为正。负电荷电场中，处处电势为负。
(4)沿电场线方向，电势降低。
4、等势面：
（1）定义
（2）特点
二、探究新知
1、静电力的功

第四节电势能和电势【学习目标】1．了解静电力做功的特点2．知道电势能、电势和等势面的概念3．掌握静电力做功与电势能变化的关系【新知预习】（一）静电力做功的特点在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和位置有关，但与电荷经过的无关。

（二）电势能1．定义：由于电场对电荷也具有做功与移动的路径的性质，所以电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。

2．静电力做功与电势能变化的关系：静电力做正功，电荷的电势能；静电力做负功，电荷的电势能。

静电力做的功等于电势能的。

即W AB=3．电荷在电场中某点A具有的电势能，等于将该点电荷由A点移到时静电力所做的功。

（三）电势1．定义：电荷在电场中某一点的与它的的比值。

2．公式：；单位：，符号：。

3．电势与电场线的关系：。

4．零电势位置的规定：。

（四）等势面1．电场中构成的面叫做等势面。

沿着同一等势面移动电荷，电场力不做功，所以电场线跟等势面，并且由的等势面指向的等势面。

4．电场强度为零的点不一定为零，电势为零的点，不一定为零。

【导析探究】导析一: 电场强度、电势、电势能、等势面概念辨析例1 如图电场中有A、B两点，则下列说法正确的是( )A．电势φA>φB，电场强度E A>E BB．电势φA>φB，电场强度E A<E BC．将+q从A点移到B点电场力做正功D．负电荷-q在A点的电势能大于其在B点时的电势能例2 关于电势与电势能的四种说法中，正确的是( )A.在电场中，电势较高的地方，电荷在那一点具有的电势能较大B.在电场中某一点，若放入电荷的电荷量越大，它具有的电势能越大C.在正点电荷电场中，正试探电荷具有的电势能一定大于负试探电荷具有的电势能D.在负点电荷电场中，负试探电荷具有的电势能一定大于正试探电荷具有的电势能例3关于等势面的说法，下列哪些说法是正确的（）A．等势面和电场线处处垂直B．同一等势面上的点场强大小必定处处相等C．电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向D．电荷从电场中一点移到另一点，电场力不做功，电荷必在同一等势面上移动小结：利用电场线来讨论电场强度、电势、电势能和等势面等问题往往十分方便。

电势和电势能电势科目：物理4 电势能和电势〔2〕——电势 课型新授课1 掌握电势的概念，理解电势的意义，掌握电势的计算方法2 能判断电场中两点电势的高低3 掌握等势面的概念4 掌握等势面的特点教学过程教案内容备注〔第二次备课〕引入：电场有力的性质，我们用电场强度来描述电场这个力的性质，电场还有能的性质，那么我们又用一个什么样的物理量来描述电场这个能的性质呢？指导学生阅读教材第17——19页，然后让学生完成以下填空1 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，如果用表示电势，用E P 表示电荷的电势能，那么.=E P /q2 电势的单位是伏特，符号为V ，1V=1J/q3 电势只有大小，没有方向，是个标量，但电势有正负4 沿着电场线方向电势逐渐降低5 应该先规定电场中某处的电势为0，然后才能确定电场中其他各点的电势课题教 学 目 标一 自 主 学 习6 在物理学的理论研究中常取离场源电荷无限远处的电势为0，在实际应用中常大地的电势为07电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面8 等势面有如下性质：〔1〕在同一等势面移动电荷时静电力不做功；〔2〕电场线跟等势面垂直；〔3〕电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面1 电势是一个什么样的物理量？〔电势是一个描述电场能的性质的物理量，根据=E P /q ，那么E P =q，即同一电荷在电势高处电势能也越大〕2 如果把电势能比做重力势能，那么电势又相当于什么呢？ 〔相当于高度〕3 电场强度越大的地方，电势一定越高吗？ 〔不一定，如负电荷形成的电场中〕4 如果规定无限远处的电势为零，那么在正电荷形成的电场中，电势是大于零带是小于零？负电荷形成的电场呢？ 〔前者大于零，后者小于零〕5 等势面有什么意义？〔① 能形象反映出电势分布；②通过等势面能确定电场分布。

因为二 质二 质 疑 提 问没有专门确定电场分布的仪器，但有确定电势分布的仪器，先用仪器确定电势分布图，再根据电场线跟等势面垂直，画出电场分布〕 6 两个等势面能相交吗？〔不相交！论证1：假设两个等势面相交，那么这两个等势面的电势就相等了；论证2：根据电场线跟等势面垂直，假设相交，那么电场有两个方向了〕1 一个电荷是q=2×10-8的正电荷从电场中的A 点移动B 点时，静电力做功W AB =4×10-4J 的功，〔1〕假设规定B 点的电势为零，那么此电荷在A 点时的的电势能是多大？电场中A 点的电势是多少？〔2〕假设把另一个电荷是q 1=-4×10-8的负电荷同样从电场中的A 点移动B 点，那么静电力做功是多少？假设规定B 点的电势为零，那么此电荷在A 点时的的电势能是多大？电场中A 点的电势是多少？〔〔1〕E PA =W AB =4×10-4J ， = E PA /q =2×104V(2) 根据W=FLcos θ=qELcos θ ，电场没变，故E 不变，因为还是从A 点移到B 点，那么L 不变，且因为是负电荷，静电力的方向反向，那么cos θ大小不变，变为负值，，那么W ′AB =-q ′ELcos θ=-8×10-4J ，E ′PA =W ′AB =-8×10-4J ， = E ′PA /q ′ =2×104V 〕 2 如图，空间有一匀强电场， 电场强度为E=4×104N/C ，在 电场线上有两点AB ，离O 点的 距离分别是0.2m 和0.15m,假设规 O 点为零电势，求AB 两点的电势是多少？ 〔思路：求电势要先算电势能，因=E P /q ，而求电势能先要算静电力做功，即把一个正电荷q 〔也可以是负电荷〕分别从A 移到O 和从B 移三 问 题 探 究A A ABOA B C到O ，所以，E PA =W AO = =qEd 1 E PB =W BO =-qEd 2，于是，A=E PA /q= Ed 1=800VB=E PB /q=- Ed 2=-600V 〕思考 通过上面两个例题请思考一个问题：电场中的电势的大小及正负与电场中另一个检验电荷的大小和正负有关吗？电场中的电势究竟由什么决定？〔电场中的电势与检验电荷无关，只与电场本身及电场空间的位置有关〕3 如图是一对等量异种电荷的电场线，两电荷连线的垂直平分面是等势面吗？〔是等势面。

1.4 电势能和电势【学习目标】1.理解静电力做功的特点,电势能的概念,电势能与静电力做功的关系。

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、静电力的功之间的关系。

4.了解电势与电场线的关系,了解等势面的意义及其与电场线的关系。

【知识导学】1.静电力做功的特点:静电力做的功只与电荷的①起始位置和②终点位置有关,与电荷经过的路径无关。

2.电势能(1)电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这一点移到③电势能为零(电势为零)处静电力所做的功。

电荷q在电势为φ的位置具有的电势能为④E p=q·φ。

(2)电势能有正负,电势能是⑤标量(填“矢量”或“标量”),电势能为负表示该点电势能比零电势能点⑥低 (填“高”或“低”)。

电荷在A点和B点的电势能分别为E pA和E pB,将电荷从A 点移动到B点静电力做功为W AB=⑦E pA-E pB。

3.电势(1)定义:电荷在电场中某点的⑧电势能E p与它的⑨电荷量q的比值,叫作这一点的电势φ,在国际单位制中,电势的单位是⑩伏特,符号为V。

(2)电场中某点的电势由电场本身的性质决定,与试探电荷本身无关。

(3)沿着电场线方向电势逐渐降低。

(4)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,在物理学研究中常取离场源电荷无限远处的电势为零,在实际应用中取大地的电势为零。

(5)电势只有大小,没有方向,是标量。

4.等势面(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。

在同一等势面上移动电荷时静电力不做功(填“做功”或“不做功”)。

(2)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。

(3)通常在同一幅图中,两个相邻的等势面间的电势之差是相等的。

【三“点”探究】主题1:探究静电力做功的特点(1)如图所示,如果正电荷q在匀强电场E中沿着路径1从位置A移动到位置B,如何计算静电力所做的功W AB1?(2)如果正电荷q在匀强电场E中沿着路径2移动,如何计算静电力所做的功W AB2?(3)如果正电荷q在匀强电场E中沿着路径3移动,如何计算静电力所做的功W AB3?(4)通过以上分析,你发现在匀强电场中静电力做功跟重力做功有什么类似的特点吗?你是否可以同样用“微分法”将这个结论推广到任意的电场呢?主题2:电势能阅读教材“电势能”部分的内容,回答下列问题:(1)重力做功与重力势能的变化量有什么关系?静电力做功与电势能的变化量有什么关系?(2)重力做正功和负功意味着重力势能如何变化,静电力做正功和负功意味着电势能如何变化?(3)重力势能具有相对性,电势能是否也具有相对性?如何确定电荷在电场中某点的电势能?主题3:电势如图所示,有一个电场强度为E的匀强电场,规定在O点的电势能为零,A为电场中的任意一点。

第1章第1节质点、参考系和坐标系【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能的性质的物理量；3．明确电势能、电势、静电力做功、电势能的关系；4．了解电势与电场线的关系；5．了解等势面的意义及与电场线的关系。

【过程与方法】通过前面知识的结合，理解电势能与静电力做功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。

【情感态度与价值观】运用物理原理和研究方法，解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学价值观。

【教学过程】★重难点一、对电势能的理解★1．电场力做功的特点（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AB＝L，并且AB与电场线的夹角为θ.则电场力对电荷所做的功为W＝FL cosθ＝qEL cosθ.（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2．电势能的特点(1)电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。

(2)电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小。

(3)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关。

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．电势能增减的判断方法(1)做功判断法电势能一定增大。

(2)电场线判断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。

4．电势能与重力势能的比较【特别提醒】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．荷的电势能增大.【典型例题】在图示的非匀强电场中，实线表示电场线；在只受电场力的作用下，电子从A 点运动到B 点；电子在A 点的速度方向如图所示．比较电子在A 、B 两点的速度、加速度、电势能，其中正确的是（ ）A ．v A ＞vB 、a A ＜a B 、E pA ＞E pB B ．v A ＞v B 、a A ＞a B 、E pA ＜E pBC ．v A ＜v B 、a A ＜a B 、E pA ＜E pBD ．v A ＜v B 、a A ＞a B 、E pA ＞E pB【答案】D★重难点二、电势★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．2．定义式：φ＝E p q. 3．对电势的理解(1)在国际单位制中，电势的单位是伏特(V)，1 V ＝1 J/C ．(2)电势是标量，只有大小，没有方向，但有正值和负值之分，是表示电场能量性质的一个物理量．(3)在利用φ＝E p q计算电势时，E p 、q 可代入正、负号运算，计算结果的正、负号恰好反映了电势的高低． (4)电势的相对性①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．②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．5．电势能与电势的区别与联系5．电势能与电势的区别与联系【特别提醒】如何比较电场中两点电势的高低 (1)根据电场力做功判断：①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． ②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． (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：①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． ②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． 【典型例题】如图所示，电场中有a 、b 两点，则下列说法中正确的是：（）A ．电势a b ϕϕ<，场强a b E E <B ．电势a b ϕϕ>，场强a b E E >C ．将电荷-q 从a 点移到b 点电场力做负功D ．将电荷-q 分别放在a 、b 两点时具有的电势能pa pbE E > 【答案】C★重难点三、等势面★ 1．等势面的特点(1)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功。

第四节电势和电势能(二)三、等势面的特点1、在等势面上移动电荷，电场力不做功2、电场线（或E）⊥等势面3、电场线由高的等势面指向低的等势面4、等势面不相交，可以闭合5、静电平衡的导体是等势体，表面是等势面6、等差等势面――相邻的等势面的电势差相等（1）差等势面越密的地方，电场越强，场强越大（2）相邻的等差等势面移动同一个电荷电场力做功相等7、沿电场方向电势降低最快（场强方向是电势降落最快的地方）比较：电势与高度电势与电场强度【当堂检测】1．下列说法正确的是( )A．电荷从电场中的A点运动到了B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零C．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立2．关于电势与电势能的说法，正确的是( )A．电荷在电势越高的地方，电势能也越大B．电荷在电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大C．在正点电荷电场中的任一处，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D．在负点电荷电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能3．将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功为6.0×10－9J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功为7.0×10－9 J，则M、N两点的电势φM、φN有如下关系( ) A．φM＜φN＜0 B．φN＞φM＞0C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞0高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

安徽省长丰县高中物理第一章静电场1.4 电势能电势教案新人教版选修3-1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（安徽省长丰县高中物理第一章静电场1.4 电势能电势教案新人教版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为安徽省长丰县高中物理第一章静电场1.4 电势能电势教案新人教版选修3-1的全部内容。

1.4电势能电势过程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。

从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能？引入新课。

(二）进行新课1．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.q沿直线从A到Bq沿折线从A到M、再从M到Bq沿任意曲线线A到B结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos【结论】：在任何电场中,静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。

与重力做功类比，引出:2．电势能电势能：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，这种势能叫做电势能。

讨论P21问题。

◎引导学生分析问题与练习3、4。

电势差电势〖自主学习〗请阅读教材第一章第5节P20至P21。

完成下列问题，并将相应内容在书上做上记号【任务1】电场中两点间的的差值，叫电势差，也叫，单位【任务2】电势差的定义式，静电力所做的功可写成请阅读教材第一章第4节P17至P19。

完成下列问题，并将相应内容在书上做上记号【任务3】沿电场线方向电势逐渐降低，电势有正负，电势是量；物理学中常取离场源电荷无穷处的电势为，实际应用中常取的电势为【任务4】电场中电势相等的点构成的线叫，构成的面叫，【任务5】电场线与等势线（面），且由电势的等势线（面）指向电势的等势线（面）〖问题讨论〗【问题1】在电场中沿等势线（面）移动电荷时，静电力做功吗？【问题2】电场线与等势线有什么区别和联系？常见电场的电场线和等势线你能画出几个？【问题3】你将采用什么方法记忆和理解电势、电势差及相关内容？高二年级物理选修3－1学案————电势差电势〖学习目标〗1、知道电势差的定义式及与电势的关系2、知道等势面与电场线间的关系3、能应用等势面与电场线间的关系解决实际问题〖知识链接〗1、高度差及高度的概念；2、功能关系；3、力和运动的关系〖新课内容〗1、电势差的定义式2、电势及等势面3、等势面与电场线间的关系4、电势差与电势的关系〖典型例题〗1、在静电场中，下列说法中错误的是（）A．电场强度为零的点，电势也一定为零B．电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等C．只在电场力作用下，正电荷一定从电势高的地方向电势低的地方移动D．沿着电场线方向电势一定越来越低2、如图所示，a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a由静止释放，沿电场线方向向上运动，到b点速度恰好为零，下列说法中正确的是（）A、带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B、a点电势比b点的电势高C、带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小D、a点的电场强度比b点的电场强度大3、如图所示，在O点置一点电荷Q，以O为圆心作一圆。