1、1.电势能和电势,必备知识,自我检测,一、静电力做功的特点 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.电势能:电荷在电场中具有的势能叫作电势能,可用Ep表示。 2.静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量,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。 4.零电势能位置的规定:通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0,或把电荷在大地表面上的电势能规定为0。,必备知识,自我检测,三、电势 1.电场中某一点的电势:电荷在电场中某一点的电势能
2、与它的电荷量的比值叫作该点的电势,即 2.单位:伏特,符号为V。 1 V的物理意义:在电场中某一点,如果电荷量为1 C的电荷在这点的电势能是1 J,这一点的电势就是1 V。 3.矢标性:电势是标量,但有正、负之分。 4.沿着电场线方向电势逐渐降低。,必备知识,自我检测,1.正误判断。 (1)只有在带电体只受静电力作用的条件下,静电力做功才与路径无关。 ( ) 解析:无论带电体受不受其他力,静电力对带电体所做功均与路径无关。 答案: (2)负电荷沿电场线方向移动时,静电力做负功,电势能增加。 ( ) 解析:负电荷在电场中受力与电场线方向相反,沿电场线方向移动时,静电力做负功,因此电势能增加。 答
3、案:,必备知识,自我检测,(3)某电场中,带电物体在A点具有的电势能EpA=5 J,在B点具有的电势能EpB=-8 J,则EpAEpB。 ( ) 解析:电势能是标量,正负表示电势能的大小,所以EpAEpB。 答案: (4)某电场中,A点的电势A=3 V,B点的电势B=-4 V,则AB。 ( ) 解析:电势是标量,正负表示电势的大小,所以AB。 答案:,必备知识,自我检测,解析:电势是电场本身的属性,定义式中q为试探电荷,电势与试探电荷q无关。 答案: (6)电荷在电势越高的位置电势能越大。 ( ) 解析:正电荷在电势越高处电势能越大,负电荷在电势越高处电势能越小。 答案:,必备知识,自我检测,
4、2.电场线分布如图所示,电场中a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb,电势分别为a和b,则( ) A.EaEb,ab B.EaEb,ab D.EaEb,ab 解析:电场线的疏密表示电场强度的大小,得EaEb,所以A、B错。沿着电场线方向电势降低,所以C对,D错。 答案:C,探究一,探究二,对静电力做功、电势能的理解 情景导引 1.如图所示,试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中,沿直线从A移动到B。(1)静电力做的功为多少?(2)若q沿折线AMB从A点移动到B点,静电力做的功为多少?(3)若q沿任意曲线从A点移动到B点,静电力做的功为多少?(4)由此可得出什么结论?,2.(1)物体从高处向低处
5、运动,重力做什么功?物体的重力势能如何变化?重力做功和物体的重力势能变化有什么关系? (2)正电荷顺着电场线移动,静电力做什么功?电荷的电势能如何变化?负电荷顺着电场线移动,静电力做什么功?电荷的电势能如何变化?电势能的变化与静电力做功有什么关系?,随堂检测,探究一,探究二,要点提示:1.(1)静电力F=qE,静电力与位移夹角为,静电力对试探电荷q做的功W=F|AB|cos =qE|AM|。(2)在线段AM上静电力做的功W1=qE|AM|,在线段MB上静电力做的功W2=0,总功W=W1+W2=qE|AM|。(3)W=qE|AM|。(4)电荷在匀强电场中沿不同路径由A点运动到B点,静电力做功相同
6、。说明静电力做功与路径无关,只与初、末位置有关。 2.(1)重力做正功 重力势能减少 WG=Ep1-Ep2 (2)静电力做正功 电势能减少 静电力做负功 电势能增加 W电=Ep1-Ep2,随堂检测,探究一,探究二,知识归纳 1.对静电力做功特点的理解 (1)静电力对电荷所做的功,与电荷的初末位置有关,与电荷经过的路径无关。该结论适用于任何静电场。 (2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动,无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用,无论静电力做正功还是做负功,静电力做功的特点不变。,随堂检测,探究一,探究二,随堂检测,2.对电势能的理解,3.静电力做功与电势能变化的关系 (1)静电力做的
7、功等于电势能的减少量。表达式:WAB=EpA-EpB。,探究一,探究二,实例引导 例1(多选)如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两,A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做正功,电势能减少 B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服静电力做功,电势能增加 C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做正功,电势能减少 D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷电势能不变,随堂检测,探究一,探究二,解析:由点电荷产生的电场的特点可知,M点的电势高,N点的电势低,所以正电荷从M点到N点,静电力做正功,电
8、势能减少,故选项A正确,选项B错误;负电荷由M点到N点,克服静电力做功,电势能增加,故选项C错误;静电力做功与路径无关,负点电荷又回到M点,则整个过程中静电力不做功,电势能不变,故选项D正确。 答案:AD 规律方法 (1)在正场源电荷Q产生的电场中,正电荷q离场源电荷Q越远电势能越小;负电荷-q离场源电荷Q越远电势能越大。 (2)在负场源电荷-Q产生的电场中,正电荷q离场源电荷-Q越远电势能越大;负电荷-q离场源电荷-Q越远电势能越小。,随堂检测,探究一,探究二,变式训练1在电场中,把电荷量为410-9 C的正点电荷从A点移到B点,克服静电力做功610-8 J,以下说法中正确的是( ) A.电
9、荷在B点具有的电势能是610-8 J B.B点电势是15 V C.电荷的电势能增加了610-8 J D.电荷的电势能减少了610-8 J 解析:电荷在电场中某点的电势能具有相对性,只有确定了零势能点,B点的电势、电荷在B点的电势能才是确定的数值,故选项A、B错;由于电荷从A点移到B点的过程中是克服静电力做功610-8 J,故电荷电势能应该是增加了610-8 J,选项C对,选项D错。 答案:C,随堂检测,探究一,探究二,对电势的理解及电势高低的判断 情景导引 如图所示的匀强电场,电场强度为E,取O点为零势能点,A点距O点为l,AO连线与电场线的夹角为。 (1)电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点
10、的电势能为多少? (2)电势能与电荷量的比值各是多少? (3)对电场中的不同位置,这个比值一般不同,是由电场中这点的性质决定的。,要点提示:由EpA-EpO=WAO=Eqlcos ,知电荷量为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为Eqlcos 、2Eqlcos ;电势能与电荷量的比值相同,都为Elcos 。,随堂检测,探究一,探究二,知识归纳 1.对电势的理解,随堂检测,探究一,探究二,2.电势高低的判断方法 (1)电场线法:沿电场线方向,电势越来越低。 (2)场源电荷判断法:离场源正电荷越近的点,电势越高;离场源负电荷越近的点,电势越低。 (3)电势能判断法:正电荷在电势高处电势能大,负电荷
11、在电势低处电势能大。,随堂检测,探究一,探究二,实例引导 例2将电荷量为610-6 C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服静电力做了310-5 J的功,再从B点移到C点,静电力做了1.210-5 J的功。 (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点的电势为零,则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少?B点和C点的电势分别为多少? (3)如果规定B点的电势为零,则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少?A点和C点的电势分别为多少?,随堂检测,探究一,探究二,解析:(1)WAC=WAB+WBC=(-310-5+1.210-5) J=-1.810-5 J。 可见电
12、势能增加了1.810-5 J。 (2)如果规定A点的电势为零,由公式得该电荷在B点的电势能为EpB=EpA-WAB=0-WAB=310-5 J。 同理,C点的电势能为EpC=EpA-WAC=0-WAC=1.810-5 J。 两点的电势分别为,随堂检测,探究一,探究二,(3)如果规定B点的电势为零,则该电荷在A点的电势能为EpA=EpB+WAB=0+WAB=-310-5 J。 C点的电势能为EpC=EpB-WBC=0-WBC=-1.210-5 J。 两点的电势分别为,答案:(1)增加了1.810-5 J (2)310-5 J 1.810-5 J -5 V -3 V (3)-310-5 J -1.
13、210-5 J 5 V 2 V,随堂检测,探究一,探究二,规律方法 (1)电势和电势能具有相对性,与零势点的选择有关。 (2)= 是电势的定义式。电场中某点处的大小是由电场本身决定的,与在该点处是否放入试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关。 (3)由= 求电势时,可将各物理量的“+”“-”直接代入计算,这样更方便。,随堂检测,探究一,探究二,随堂检测,变式训练2如果把电荷量q=1.010-8 C的电荷从无限远移到电场中的A点,需要克服静电力做功W=1.210-4 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? 解析:(1)静电力做负功,电势能增
14、加,无限远处的电势为零,电荷在无限远处的电势能也为零,即=0, =0。,(2)A点的电势是由电场本身决定的,跟A点是否有电荷存在无关,所以q未移入电场前,A点的电势仍为1.2104 V。 答案:(1)1.210-4 J 1.2104 V (2)1.2104 V,探究一,探究二,随堂检测,1.(多选)如图所示,某区域电场左右对称分布,M、N为对称线上的两点,下列说法正确的是( ) A.M点电势一定高于N点电势 B.M点电场强度一定大于N点电场强度 C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D.将电子从M点移动到N点,静电力做正功,解析:沿电场线方向电势逐渐降低,M点电势一定高于N点电势,选项A
15、正确;因电场线越密的区域电场强度越大,由题图可知,N点电场强度大于M点电场强度,选项B错误;由Ep=q可知,正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能,选项C正确;电子从M点移到N点的过程中,受到的静电力与移动方向相反,静电力做负功,选项D错误。 答案:AC,探究一,探究二,随堂检测,2.(多选)关于电势,下列说法正确的是( ) A.电场中某点的电势,其大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时,静电力所做的功 B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关 C.由于电势是相对的,所以无法比较电场中两点的电势高低 D.电势是描述电场能的性质的物理量 解析:由电势的定义可知A对。由于电势是相对量,电势的大小与零电势点的选取有关,故B对。虽然电势是相对的,但电势的高低是绝对的,因此C错。电势与电势能相联系,它是描述电场能的性质的物理量,故D对。 答案:ABD,
