1、同步导学方案课后强化演练第第4节电势能和电势节电势能和电势第第1课时静电力做功的特点课时静电力做功的特点电势能和电势电势能和电势1匀强电场中电场力做功的计算：匀强电场中电场力做功的计算：如图所示，在场如图所示，在场强为强为E的匀强电场中，将正电荷的匀强电场中，将正电荷q从从A移到移到B，若，若ABL，并且并且AB与电场线的夹角为与电场线的夹角为.则电场力对电荷所做的功为则电场力对电荷所做的功为WFLcosqELcos.教 材 要 点 解 读对应学生用书对应学生用书P152电场力做功的特点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静电场中，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点
2、和终点的位置有关，而与路径无关起点和终点的位置有关，而与路径无关判断电场力做正功还是做负功的方法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：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，夹角为锐角常用于判断曲
3、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，夹角为直角不做功做正功，夹角为钝角做负功，夹角为直角不做功1定义：定义：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径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，这种势能叫做电势无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能用能用Ep表示，单位是表示，单位是J.2静电力做功与电势能变化的关系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，电荷电势能增加力对电荷做负功时，电荷电势能增加(2)若用若用WAB表示电荷从表示电荷从A点移动到
4、点移动到B点的过程中静电点的过程中静电力做的功，力做的功，EpA和和EpB表示电荷在表示电荷在A点和点和B点的电势能，则点的电势能，则有有WABEpAEpB.3电势能的大小电势能的大小若规定电荷在若规定电荷在B点电势能为点电势能为0，则，则EpB0，EpAWAB.即电荷在电场中某点处电势能的大小，等于把它从该点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移动到零势能位置时静电力做的功4对电势能的理解对电势能的理解(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场和电荷系统
5、所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的具有的(2)相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能相对性：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值表示电势能小于参考点的电势能5电势能与重力势能的比较电势能与重力势能的比较两种势能两种势能比较内容比较内
6、容电势能电势能重力势能重力势能定义定义电场中的电荷具有的势能电场中的电荷具有的势能电势能电势能重力场中的物体具有的势重力场中的物体具有的势能能重力势能重力势能系统性系统性电荷和电场电荷和电场物体和地球物体和地球大小的相对大小的相对性性电荷在某点的电势能等于电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功能位置时重力做的功变化大小的变化大小的量度量度电场力做的功是电势能变电场力做的功是电势能变化大小的量度，静电力做化大小的量度，静电力做的
7、功等于电势能的减少量的功等于电势能的减少量重力做的功是重力势能变重力做的功是重力势能变化大小的量度，重力做的化大小的量度，重力做的功等于重力势能的减少量功等于重力势能的减少量对应力做功对应力做功的特点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做的功等于势能的减少量电势能大小的判断电势能大小的判断(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，
8、负试探电荷的电势能越大近，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，电荷的电势能增大的电势能减小；电场力做负功，电荷的电
9、势能增大有的同学误认为根据电势有的同学误认为根据电势的定义式，的定义式，与与Ep成正成正比，与比，与q成反比成反比辨析：辨析：与电场强度一样，电场中某点处与电场强度一样，电场中某点处的大小是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、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、电荷量均无关电荷的电性、电荷量均无关(4)电势的相对性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势零点的选择有关对不是无限大的带电体
10、产生的电场，通常取无限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，又常取大地电势远处的电势为零；在实际处理问题中，又常取大地电势为零为零4电势与电场线的关系：电势与电场线的关系：无论什么电场，沿电场线无论什么电场，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电势能与电势的区别与联系电势电势电势能电势能Ep物理物理意义意义反映电场的能的性质的物理量反映电场的能的性质的物理量反映电荷在电场中某点所反映电荷在电场中某点所具有的能量具有的能量相关相关因素因素电场中某一点的电势电场中某一点的电势
11、的大的大小，只跟电场本身有关，跟试小，只跟电场本身有关，跟试探电荷探电荷q无关无关电势能的大小是由点电荷电势能的大小是由点电荷q和该点电势和该点电势共同决定的共同决定的大小大小电势沿电场线逐渐降低，规定电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低零，则为正值；某点的电势低于零，为负值于零，为负值正点电荷正点电荷(q)：电势能的：电势能的正负跟电势的正负相同负正负跟电势的正负相同负点电荷点电荷(q)：电势能的正：电势能的正负跟电势的正负相反负跟电势的正负相反单位单位伏特伏特V焦耳焦耳J联系联系 或或Epq，二者均是标量，二者均是标量6电
12、势和电场强度的关系电势和电场强度的关系如何比较电场中两点电势的高低如何比较电场中两点电势的高低(1)根据电场力做功判断：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，则电势降低势升高；如果电场力做负功，则电势降低(2)根据电场线确定：根据电场线确定：电场线的方向就是电势降低最快的方向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：根据电荷电势能
13、的变化：如果在两点间移动正电荷时，电势能增加，则电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，则电势升高势降低；电势能减少，则电势升高.如果把如果把q1.0108 C的点电荷的点电荷Q从无穷远从无穷远处移到电场中的处移到电场中的A点，需要克服电场力做功点，需要克服电场力做功W1.2104 J，那么：，那么：(1)Q在在A点的电势能和点的电势能和A点的电势各是多少？点的电势各是多少？(2)Q在未移入电场前在未移入电场前A点的电势是多少？
14、点的电势是多少？【分析】【分析】由由WEpEpA，可计算出，可计算出EpA，根据，根据A点的电势能可求出点的电势能可求出A点的电势点的电势解 题 方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P16【答案】【答案】(1)1.2104 J1.2104 V(2)1.2104 V在静电场中，把一个电荷量为在静电场中，把一个电荷量为q2.0105 C的负电的负电荷由荷由M点移到点移到N点，电场力做正功点，电场力做正功6.0104 J，由，由N点移点移到到P点，电场力做负功点，电场力做负功1.0103 J，则，则M、N、P三点电势三点电势高低关系是高低关系是_解析：解析：首先画一条电场线，如图所示首先画一条电场
15、线，如图所示在中间位置附近画一点作为在中间位置附近画一点作为M点因为由点因为由MN电场电场力做正功，而负电荷所受电场力与场强方向相反，则可力做正功，而负电荷所受电场力与场强方向相反，则可确定确定N点在点在M点左侧由点左侧由NP电场力做负功，即沿着电电场力做负功，即沿着电场线移动，又因场线移动，又因1.0103 J6.0104 J，所以肯定移过，所以肯定移过了了M点，即点，即P点位于点位于M点右侧这样，点右侧这样，M、N、P三点电势三点电势的高低关系是的高低关系是NMP.答案：答案：NMP 某静电场的电场线分布如图所示，图中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两点的
16、电场强度的大小分别为EP和和EQ，电势分别为，电势分别为P和和Q，则，则()AEPEQ，PQBEPEQ，PQCEPQ DEPEQ，PQ【解析】【解析】从图可以看出从图可以看出P点的电场线的密集程度大点的电场线的密集程度大于于Q点的密集程度，故点的密集程度，故P点的场强大于点的场强大于Q点的场强；因电点的场强；因电场线的方向由场线的方向由P指向指向Q，而沿电场线的方向电势逐渐降，而沿电场线的方向电势逐渐降低，所以低，所以P点的电势高于点的电势高于Q点的电势，故点的电势，故A正确正确【答案】【答案】A【方法总结】【方法总结】电场强度与电势的大小没有直接的关系，它们是从电场强度与电势的大小没有直接的
17、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度大的地方电势不一定高电场强度等于0的地方电势不的地方电势不一定等于一定等于0.如图所示，如图所示，P、Q是等量的正点电是等量的正点电荷，荷，O是它们连线的中点，是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点，是中垂线上的两点，OAB，电场强度，电场强度EAEBB电势电势AB，电场强度，电场强度EAEpB解析：解析：B处电场线较密，故电场强度处电场线较密，故电场强度E
18、AB，A错，错，B对；对正电荷，由对；对正电荷，由于于AB则则EpAEpB，C对，对，D错错答案：答案：BC3如图所示，在匀强电场中有如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电两点，将一电量为量为q的正电荷从的正电荷从A点移到点移到B点，第一次沿直线点，第一次沿直线AB移动该移动该电荷，电场力做功为电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径；第二次沿路径ACB移动该电移动该电荷，电场力做功荷，电场力做功W2；第三次沿曲线；第三次沿曲线AB移动该电荷，电场移动该电荷，电场力做功为力做功为W3，则，则()AW1W2W3 BW1W3W2CW1W2W3 DW1W2W3解析：解析：电荷在电场中运动时，电场力对
19、电荷做的功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只与运动过程的初末位置有关，故电荷沿三种路径从A点点移到移到B点时，电场力做相同的功，点时，电场力做相同的功，C正确正确答案：答案：C4(2012高考海南单科高考海南单科)如图，直线上有如图，直线上有O、a、b、c四点，四点，ab间的距离与间的距离与bc间的距离相等在间的距离相等在O点处有固定点点处有固定点电荷已知电荷已知b点电势高于点电势高于c点电势若一带负电荷的粒子点电势若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从仅在电场力作用下先从c点运动到点运动到b点，再从点，再从b点运动到点运动到a点，则点，则()A两过程中电场力做的功相等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前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功做的功C前一过程中，粒子电势能不断减小前一过程中，粒子电势能不断减小D后一过程中，粒子动能不断减小后一过程中，粒子动能不断减小为了巩固和提升所学内容，请使用为了巩固和提升所学内容，请使用“课课后强化演练后强化演练”。课 后 强 化 演 练对应学生用书课后对应学生用书课后P5
