【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书:第1章4 电势能和电势含解析
4 电势能和电势
[学习目标] 1.[物理观念]知道静电力做功与路径无关。2.[科学思维]理解静电
力做功与电势能变化的关系,理解电势能的概念,认识电势能的相对性。(难
点)3.[物理观念]知道电势的定义方法和定义式、单位。(重点)4.[物理观念]知道等
势面的定义,知道电场线一定垂直于等势面。
一、静电力做功的特点
1.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。
2.在匀强电场中电场力做功 W=qE·L cos θ,其中 θ为电场力与位移间夹角。
二、电势能
1.概念:电荷在静电场中具有的势能。用 Ep表示。
2.静电力做功与电势能变化的关系
静电力做的功等于电势能的减少量,WAB=EpA-EpB。
{
电
场
力
做
正
功
,
电
势
能
减
少
;
电
场
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,等于静电力把它从该点移到零势能
位置时所做的功。
4.零势能点: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.定义式: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:电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。
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.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)在静电场中沿电场线方向移动正电荷时,静电力做正功。 (√)
(2)在静电场中沿电场线方向移动负电荷时,静电力做正功。 (×)
(3)在静电场中电荷运动了一段路程,电场力一定做功。 (×)
(4)电荷处在电场中,在电势越高的位置电势能一定越大。 (×)
(5)在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时,电势能变化
相同。 (×)
2.如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。下列
判断正确的是( )
A.1、2两点的场强相等
B.1、3两点的场强相等
C.1、2两点的电势相等
D.2、3两点的电势相等
D [根据电场线的疏密表示电场强度的大小知,1点的电场强度大于 2点、3
点的电场强度,选项 A、B错误;根据沿着电场线方向电势逐渐降低,在同一等
势面上各点的电势相等知,1点的电势高于 2点电势,2、3点处于同一等势面上,
电势相等,选项 C错误,D正确。]
3.如图所示,空间有一水平匀强电场,在竖直平面内有初速度为
v
0的带电微
粒,在电场力和重力作用下沿图中虚线由 A运动至 B,其能量变化情况是( )
A.动能减少,重力势能增加,电势能减少
B.动能减少,重力势能增加,电势能增加
C.动能不变,重力势能增加,电势能减少
D.动能增加,重力势能增加,电势能减少
B [因带电微粒做直线运动,故合外力方向与速度方向在同一直线上,微粒
受到的合外力方向与
v
0反向,做负功,故微粒的动能减少,同时,我们知道重力
和电场力均做负功,重力势能增加,电势能增加,故B正确。]
静电力做功和电势能的变化
1.静电力做功的特点
(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。
2.电势能的性质
性质
理解
系统性
电势能是由电场和电荷共同决定的,是属于电荷和电场所共有的,我们
习惯上说成电荷的电势能
相对性
电势能是相对的,其大小与选定的电势能为零的参考点有关。确定电荷
的电势能,首先应确定参考点
标矢性
电势能是标量,有正负但没有方向
3.判断电势能大小的方法
(1)做功判定法:无论是哪种电荷,只要是电场力做了正功,电荷的电势能一
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