优化方案2016-2017学年高中物理1.4电势和电势差(精)

1

第6讲 电势能、电势、电势差（教师版）

1.电势能

(1)电场力做功

①特点：电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关． ②计算方法

a．W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离．

b．WAB＝qUAB，适用于任何电场．

(2)电势能

①定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功．

②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减小量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.

2．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．在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势时电场力所做的功 ，电势是标量 ，只有大小，没有方向，但有正负．

(2)公式：φ＝Epq(与试探电荷无关)

(3)单位：伏特(V)

(4)电势与电场线的关系：沿电场线方向电势降低．(电场线指向电势降低最快的方向)

(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．(大地或无穷远默认为零)

3．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． 2

(2)等势面的特点

①等势面一定和电场线垂直 ．

②等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷时电场力不做功 ．

③电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．

④电场线越密的地方，等差等势面越密.

4.电势差

（1）.定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力做功

与移动电荷的电荷量 的比值．

（2）．定义式：UAB＝WABq.

（3）．电势差与电势的关系：UAB＝ φA－φB，UAB＝－UBA.

（4）．影响因素：电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关 ，与零电势点的选取无关 .

例1.如图所示，a、b是电场线上的两点，将一点电荷q从a点移到b点，电场力做功W，且知a、b间的距离为d，以下说法中正确的是( )

高考物理电势能、电势、电势差、等势面知识点专项讲解

电势能、电势、电势差

电场的两个基本性质：

1：电场对放入其中的电荷有力的作用（电场的力的性质，用场强描述）；

2：电场中的电荷具有能量（电场的能的性质：电势能）。

一、静电力做功的特点

要考虑电场的能的性质，必涉及到电场力的做功。对它的讨论可类比于重力场中的重力做功。

问题：重力做功有什么特点？

结论：重力做功与路径无关，仅跟物体的重力，物体移动的两位置的高度差有关。对同一物体，两位置

的高度差越大，重力做功就越多。只要两位置确定，即高度差确定，移动同一物体重力做功就相同。

问题：同样为场力做功，电场力做功是否也具有同样的特点呢？

试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点移动到B点，我们计算这几种情况下静

电力所做的功。

ABE

MqFθABEN

推导：

（1）：q在沿直线从A移往B的过程中，静电力对q所的功为W＝Fcosθ·|AB|＝qE·|AM|；

（2）：q在沿折线AMB从A移往B的过程中，线段AM上静电力做功W1＝qE·|AM|，线段MB上移动方

向跟静电力垂直，静电力不做功W2＝0，所以W＝qE·|AM|；

（3）：使q沿任意曲线ANB从A移往B，用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线ANB，垂直

则静电力都不做功，平行则静电力做功，而与静电力平行的短折线的长度之和等于|AM|，因此，静电力所

做的功还是W＝qE·|AM|。

可见，在匀强电场中静电力做功与电荷的起始和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。可以证明，

对于非匀强电场，也是适用的。

结论：在任何静电场中，静电力对电荷所做的功，只与起始和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。

二、电势能

1．由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中具有势能，这种势能叫做电势能。可

用EP表示。由电荷与电场间相对位置决定的能称之为电势能。

（1）定义：电荷在电场中具有的势能。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。

高中物理必修课《电势能和电势、电势差》知识讲

解及考点梳理

【学习目标】

1． 类比重力场理解静电力做功、电势能的变化、电势能的确定方法；

2． 理解电势的定义以及电势差的意义，会比较两点电势的高低；

3． 理解电势对静电场能的性质的描述和电势的叠加原理；

4． 明确场强和电势的区别与联系以及对应的电场线和等势面之间的区别和联系.

【要点梳理】

要点一、静电力做功的特点

在电场中将电荷q从A点移动到B点，静电力做功与路径无关，只与A、B两点的位置有关.

说明：（1）静电力做功的特点不仅适用于匀强电场，而且适用于任何电场；

（2）只要初、末位置确定了，移动电荷q做的功就是W

AB就是确定值.

要点二、电势能

要点诠释：

(1)定义

电荷在电场中具有的势能叫电势能.类似于物体在重力场中具有重力势能.用Ep

表示.

(2)静电力做功与电势能变化的关系

静电力做的功就等于电势能的减少量,即

ABABW=Ep-Ep

.即静电力做多少正功,电荷电势能一定减少多

少；静电力做多少负功,电荷电势能一定增加多少.

（3）电势能的大小

①零势点及选取

和计算重力势能一样，电势能的计算必须取参考点，也就是说，电势能的数值是相对于参考位置来说

的.所谓参考位置，就是电势能为零的位置，参考位置的选取是人为的，通常取无限远处或大地为参考点.

②电势能的计算

设电荷的电场中某点A的电势能为

AEp

，移到参考点O电场力做功为W

AO，即

AOpApOW=E－E

，规定

O为参考点时，就有

AOpAW=E

，也就是说电荷在电场中某点的电势能等于将这个电荷从电场中的该点移

到零势点的过程电场力所做的功.

(4)电势能与重力势能的类比

重力势能 电势能

（1）重力做功与路径无关，只与始末位置有关，

引出了重力势能 （1）电场力做功与路径无关，只与始末位置有

关，引出了电势能

（2）重力做功是重力势能转化为其他形式的能的

量度 （2）电场力做功是电势能转化为其他形式的能

静电场

1．多个电荷库仑力的平衡和场强叠加问题．

2．利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等．

3．带电体在匀强电场中的平衡问题及其他变速运动的动力学问题．

4．对平行板电容器电容决定因素的理解，解决两类有关动态变化的问题．

5．分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题．

6．示波管、静电除尘等在日常生活和科学技术中的应用．

6.3 电势能、电势、电势差

【复习目标】

1．掌握电势、电势能、电势差的概念，理解电场力做功的特点；会判断电场中电势的高低、电势能的变化．

2．会计算电场力做功及分析电场中的功能关系．

【基础知识】

知识1 电场力做功与电势能

1．电场力做功的特点

(1)在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，可见电场力做功与重力做功相似．

(2)在匀强电场中，电场力做的功W＝Eqd，其中d为沿电场线方向的位移．

2．电势能

(1)定义：电荷在电场中具有的势能．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功．

(2)电场力做功与电势能变化的关系

电场力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB．

(3)电势能的相对性：电势能是相对的，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．

知识2 电势

1．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)定义式：qEp

(3)标矢性：电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低)．

(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同．

(5)沿着电场线方向电势逐渐降低．

2．等势面

(1)定义：电场中电势相等的各点构成的面．

(2)特点

①电场线跟等势面垂直，即场强的方向跟等势面垂直．

②在等势面上移动电荷时电场力不做功．

③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．