《高中物理同步备课学案（2019人教版必修第三册）》第十章 第一节 电势能和电势

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第十章　静电场中的能量
第 1 节　电势能和电势
知识点归纳
知识点一、静电力做功
1.静电力做功：在匀强电场中,静电力做功 W=qElcosθ,其中 θ为静电力与位移之间的夹
角。
2.特点：在匀强电场中不论 q经由什么路径从 A点移动到 B点,静电力做的功都相等。
说明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。可以证明,对
于非匀强电场也是适用的。
3．静电力做功正负的判断
(1)根据静电力和位移的方向夹角判断：夹角为锐角静电力做正功，夹角为钝角静电力
做负功。此法常用于匀强电场中恒定静电力做功情况的判断。
(2)根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时静电力做正功，夹角为钝角
时静电力做负功，静电力和瞬时速度方向垂直时静电力不做功。此法常用于判断曲线运动
中变化静电力的做功情况。
(3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则静电力做负功；若电势能减少，则
静电力做正功。
(4)根据动能的变化情况判断(只受静电力)：根据动能定理，若物体的动能增加，则静
电力做正功；若物体的动能减少，则静电力做负功。
知识点二、电势能
1.概念：电荷在电场中具有的势能。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。表达式：
WAB= EpA-EpB。
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
1
的功。
4.静电力做功与电势能变化的关系
(1)WAB＝EpA－EpB。
静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。
(2)在同一电场中，正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能
小。
(3)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)零势能位置：电场中规定的电势能为 0 的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地
表面的电势能规定为 0。
(5)系统性：电势能是相互作用的电荷所共有，或者说是电荷及对它作用的电场所共有。
知识点三、电势
1.概念:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。
2.定义式和单位: φ＝,单位是伏特,符号是 V。
3．电势的性质
(1)相对性：电势是相对的，电场中某点的电势高低与电势零点的选取有关。通常将离
场源电荷无限远处，或地球表面选为电势零点。
(2)固有性：电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电
荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关。
(3)标量性：电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了电势零点后，电场中各点
的电势可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电
势低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。
4.与电场线的关系：沿电场线的方向电势降低。
(1)电势能 Ep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
说成电荷在电场中某点的电势能。
(2)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关。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。
(3)电势能是标量，有正负但没有方向。在同一电场中，电势能为正值表示电势能大于
参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能。
5．电势与电势能
电势 φ电势能 Ep
2
物理
意义
反映电场的能的性质的物理量，即已知电
势就可以知道任意电荷在该点的电势能
电荷在电场中某点所具有的能量
相关
因素
电场中某一点的电势 φ的大小，只跟电场
本身有关，跟检验电荷 q无关
电势能大小是由点电荷 q和该点电势 φ
共同决定的
大小
正负
电势沿电场线逐渐下降，取定零电势点
后，某点的电势高于零者，为正值；某点
的电势低于零者，为负值
正点电荷(＋q)：电势能的正负跟电势
的正负相同．负点电荷(－q)：电势能
的正负跟电势的正负相反
单位 伏特 V焦耳 J
联系 φ＝Ep＝qφ
6．等量点电荷的连线及中垂线上电势变化的规律
(1)等量正点电荷(如图)：连线上中点 O的电势最低，在中垂线上 O点的电势却最高，
从中点沿中垂线向两侧，电势逐渐降低，连线上 A、A′和中垂线上 B、B′对称等势。
(2)等量负点电荷：连线上中点的电势最高，中垂线上该点的电势最低。从中点沿中垂
线向两侧，电势逐渐升高，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势。
(3)等量异种点电荷(如图)：在从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低，φA′＞φA，中
垂线是一等势线，φB＝φB′，若沿中垂线移动电荷，电场力不做功。
典例分析
一、电势能
例1 下列关于电荷的电势能的说法正确的是(　　)
A．电荷在电场强度大的地方，电势能一定大
B．电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零
C．只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少
D．只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少
解析　电荷的电势能与电场强度无直接关系，A、B错误；如果电荷的初速度为零，
电荷只在静电力的作用下，做加速运动，电荷的电势能转化为动能，电势能减少，但如果
3
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