江苏省江阴市峭岐中学高中物理选修3-1：1.4电势能和电

（精心整理，诚意制作）1．关于电势的高低，下列说法正确的是( )A．沿电场线方向电势逐渐降低B．电势降低的方向一定是电场线的方向C．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动D．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动解析：电场线方向一定是电势降落的方向，反之不一定成立．故A对，B 错，若正电荷初速度与电场线向方，则先向电势高的方向做减速运动，再向电势低的地方运动，故C错，D对。

答案：AD2．某静电场的电场线分布如图1所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P和E Q，电势分别为φP和φQ，则( )图1A．E P＞E Q，φP＞φQ B．E P＞E Q，φP＜φQC．E P＜E Q，φP＞φQ D．E P＜E Q，φP＜φQ解析：根据沿着电场线的方向电势是降落的，可以判断出φP＞φQ；根据电场线的疏密表示电场的强弱，可以判断出E P＞E Q，故选A。

答案：A3.如图2所示，实线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的两条等势线，由图可以得出的正确结论是( )A．M点的电势一定高于N点的电势图2B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有的电势能与零电势的选取无关解析：沿着电场线电势逐渐降低，所以A正确；根据电场线与等势面垂直，可以作出如图所示电场线，可得E M＞E N，则B正确；M、N两点的电势能之差与零电势的选取无关，C正确；而E p＝qφ，所以电势能的大小与零电势的选取有关。

答案：ABC4．某电场中有M、N两点，它们的电势分别为φM＝－10 V、φN＝－2V，则下列说法中错误的是( )A．M点电势低B．无论电荷是正还是负，同一电荷在M点的电势能总比在N点电势能小C．将1 C的正电荷从M点移到N点，静电力做8 J功D．将1 C的负电荷从M点移到N点，静电力做8 J功解析：电势是标量，正负代表大小，故M点电势低；正电荷在N点时，电势能较高，负电荷在M点时，电势能较高；将1 C的正电荷从M点移至N 点，克服静电力做功8 J，将1 C的负电荷从M点移至N点，静电力做功8 J。

4电势能和电势（一）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。

明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。

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。

（二）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，从而更好的了解电势能和电势的概念。

（三）情感态度与价值观：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观。

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。

教学活动教学过程：（一）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。

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 A=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：二．电势能（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，这种势能叫做电势能。

（2） 静电力做功等于电势能的变化量（静电力做功改变电势能）。

电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加。

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，而它们的总量保持不变。

无论电荷的正负：正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少( 3 )注意：①．电势能零点的规定：大地或无穷远默认为零②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正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。

1.4 电势能和电势第一课时一、三维目标（一）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。

明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。

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。

（二）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，从而更好的了解电势能和电势的概念。

（三）情感态度与价值观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观。

二、教学重点理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

三、教学难点掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。

四、教学方法1．学案导学2．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习五、课前准备1．学生的学习准备：预习课本相关章节。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

六、教学过程(一)课前：以练导学，找出不会的首先，我们一起来对本节课的知识进行梳理，并对预习效果进行检测。

[知识梳理]（幻灯片展示，学生集体回答）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(选填“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(选填“高”或“低”)。

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

3.电势(1)定义:电荷在电场中某点的电势能E p与它的⑧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⑨伏特,符号为V。

1.4电势能和电势[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。

[教学重难点]教学重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

教学难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。

[课时安排]2课时[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)做功判断法无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大。

(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.[典型例题]（多选）下面描述的这些情况中，电势能减小的有（ ） A ． 将两个同种电荷拉开一些 B ． 将两个异种电荷拉开一些 C ． 将负电荷移动到电势较高处D ． 将正电荷移动到电势较低处[答案] ACD 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 pq 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，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点。

姓名，年级：时间：4 电势能电势与电势差1．静电力做功的特点静电力做功与电荷经过的路径无关，与电荷的起始位置和终止位置有关．静电力做功的特点，与你以前学过的哪个力做功的特点最为相似?提示：重力．2．电势能（1）定义:电荷在电场中具有的势能叫做电势能．(2)静电力做的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．①静电力对电荷做正功,电势能减少．②静电力对电荷做负功，电势能增加，其公式为：W AB＝E p A－E p B。

(3)数值: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所做的功．(4）电势能零点的规定：通常把电荷在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．夏天的雨季，电闪雷鸣，被雷击毁的动物、植物、建筑物等常见诸报端，说明雷电蕴藏着巨大的能量．美国科学家富兰克林就曾经收集过雷电，不幸被雷电击伤．你知道从天而降的闪电能否做功吗？提示：可以做功．云层由于相互摩擦产生了静电，当云层中的电荷积累到一定程度，而又有放电路径时，就会放电,形成闪电．这种电荷的移动是在静电力作用下进行的，静电力对电荷做了功,因此说闪电做了功．3．电势（1)定义：电荷在电场中某一点的电势能E p与它的电荷量q的比值，叫做这一点的电势．（2）定义式：φ＝错误!，单位：伏特，符号为V，即1 V ＝1 J/C。

（3）物理意义：描述电场能的性质的物理量．(4)相对性：与电势能一样具有相对性，规定了零电势点之后，才能确定电场中各点的电势．在物理学的理论研究中常取离场源电荷无限远处或大地上的电势为零．(5)标量:只有大小没有方向,但有正负值，比零电势点高为正值，比零电势点低为负值．（6）判断电势高低的方法：沿着电场线方向电势逐渐降低．在等量异种点电荷形成的电场中，正电荷附近的电势一定比负电荷附近的电势高,这句话对吗？提示:对．4．等势面(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面．在同一个等势面上移动电荷时静电力不做功．（2）特点：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）实例:孤立的点电荷电场的等势面是一簇以点电荷位置为球心的同心球面，匀强电场的等势面是一簇平行平面．电场中等势面能相交吗?为什么？提示：不能．不同等势面电势不相等，若两等势面相交，则在交点处两等势面电势相等，这与实际相矛盾．所以两等势面不相交．5．电势差(1)定义:电场任意两点间电势的差值叫做电势差，也叫做电压，它与电势零点的选取无关．(2)电场中A点的电势记作φA,B点的电势记作φB，则A、B两点间的电势差表示成U AB＝φA－φB，B、A两点间的电势差表示成U BA＝φB－φA.(3)标量性:电势差只有大小，没有方向,但有正负之分．①U AB〉0，说明φA〉φB；②U AB〈0，说明φA<φB。

1．4电势能与电势【课前预习】1．(多选）关于公式 =qE P 可知:（ ）A ．电场中某点的电势，与放在该点电荷具有的电势能成正比B ．电场中某点的电势，与放在该点电荷的电荷量成反比C ．电场中某点的电势，与该点是否有电荷,电荷的正负及电荷量的大小无关D ．放入电场中某点的点电荷不同，电势能也不同，但电势能与电荷量的比值保持不变2．(多选）在场强大小为E 的匀强电场中，一质量为m ，带电量为q 的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0．8qE/m ，物体运动S 距离时速度变为零。

则（ ）A ．物体克服电场力做功qESB ．物体的电势能减少了0.8qESC ．物体的电势能增加了qESD ．物体的动能减少了0。

8qES 3.将电荷量为-4×10—8C 的电荷沿一跳电场线由Ａ点移到Ｂ点克服电场力做功为2.4×10-5J ，再由Ｂ点移到C 点电场力做功1。

2×10—5J,求：（1)电荷从Ａ到B 电势能的变化(2)若规定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？【课堂学习】一、探讨1．如图所示，在匀强电场中静止释放A小球，请问如何运动?是什么转化为试探电荷的动能？2、结合课本图1.4—1(右图）分析试探电荷q在场强为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沿任意曲线线A到BW=总结:静电力做功的特点：（该特点对于非匀强电场中也是成立的。

）问题1。

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？（通过类比，思考静电力做功的特点和对应的能的形式）1．电势能E P定义：(标量）问题2.（学生讨论)如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？如何求解电荷在电场中具有的电势能？（类比如何去寻找重力势能表达式的)2。

静电力做功与电势能变化的关系总结：静电力做功与电势能变化的关系:（用数学表达式）问题3.(学生讨论）对不同的电荷在AB之间运动的过程中，电势能的变化情况：（1）正、负电荷分别顺着电场线的方向(2)正、负电荷分别逆着电场线的方向可分析得出:3．求电荷在某点处具有的电势能问题4：在上面讨论的问题中，请分析求出A点的电势能为多少?（提示仍用类比）总结:电荷在某点的电势能E PA=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.问题5.电势能可能为负吗？是不是场源电荷是负电荷，则试探电荷的电势能就是负值呢？总结：问题6。

1.4 电势能和电势一、内容及其[解析]本节课要学的内容电势能和电势指的是电荷在电场中具有的势能和电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，其核心是电势能，理解它关键就是要理解静电力做功的特点。

学生已经学过功的计算和电场力，本节课的内容电势能和电势指就是在此基础上的发展。

由于它还与电势差有密切的联系, 所以在本章有重要的地位，并有一点的作用,是静电场的核心内容。

教学的重点是电势能，解决重点的关键是掌握如何计算电场力做功和理解电场力做功与电势能的关系。

二、教学目标（一）目标定位：1. 通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。

将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性。

2．知道电势的定义方法及其定义公式、单位。

知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。

（二）目标[解析]1. 通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。

将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做正功电势能减少、静电力负功电势能增加，认识电势能的相对性。

2．知道电势的定义方法及其定义公式、单位。

知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。

三、问题诊断分析在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是电势能，要解决这一问题就要从前面学过的重力势能入手，其中关键是类比重力势能，选好参考点。

四、教学支持条件分析在本节课等势面的教学中，准备使用PPT课件。

因为使用PPT课件，有利于学生更直观地理解等势面与电场线的关系。

五、教学过程设计复习引入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。

（一）电势能问题一：什么是电势能？设计意图：通过此问题，学生对电势能产生疑问从而能主动去寻找资料解决问题。

师生活动：问题1：静电力做功有什么特点？学生活动：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。

绝密★启用前人教版选修3-1 第一章静电场4．电势能和电势第Ⅰ部分选择题一、选择题：本题共8小题。

将正确答案填写在题干后面的括号里。

1．电场中有A、B两点，把电荷从A点移到B点的过程中，电场力对电荷做正功，则 ( )A．电荷的电势能减少 B．电荷的电势能增加C．A点的场强比B大D．A点的场强比B小2．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E P和E Q，电势分别为φP和φQ，则( )A．E P＜E Q，φP＜φQ B．E P＞E Q，φP＜φQC．E P＜E Q，φP＞φQ D．E P＞E Q，φP＞φQ3．如图所示，两个等量的正电荷分别置于P、Q两位置，在P、Q连线的垂直平分线上有M、N两点，另有一试探电荷q，则( )A．若q是正电荷，q在N点的电势能比在M点的电势能大B．若q是负电荷，q在M点的电势能比在N点的电势能大C．无论q是正电荷，还是负电荷，q在M、N两点的电势能一样大D．无论q是正电荷还是负电荷，q在M点的电势能都比在N点的电势能小4．如图所示的真空空间中，仅在正方体中的黑点处存在着孤立的点电荷、或两个电荷量大小相等的点电荷，则图中a、b两点电场强度和电势均相同的是( )5．如图所示，在O点的点电荷＋Q形成的电场中，试探电荷＋q由A点移到B点电场力做功为W1，以OA为半径画弧交OB于C，再把试探电荷由A点移到C点电场力做功为W，由C点移到B点电场力做功为W3，则三者关系为( )2A．W1＝W2＝W3<0 B．W1>W2＝W3>0C．W1＝W3>W2＝0 D．W3>W1＝W2＝06．如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。

由图可知( )A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少7．如图所示，光滑绝缘半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E。