【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

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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－ E pB。
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＝。
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 v0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 v0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
定是减少的；只要是电场力做了负功(克服电场力做功)，电荷的电势能一定是增
加的。
(2)电场线法：正电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定减少，逆着电场线
的方向移动，电势能一定增加；负电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定增加
逆着电场线的方向移动，电势能一定减少。
(3)电性判定法：同种电荷相距越近，电势能越大，相距越远，电势能越小；
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