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高二物理《14 电势能和电势》学案


学习内容

1.4 电势能和电势
1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关 系。 2、理解电势的概念,知道电势是描述电场的能的性质的物理量。 3、明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 4、了解电势与电场线的关系,等势面的意义及与电场线的关系。 重点:理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 难点:掌握电势能与做功的关系

,并能用此解决相关问题 自主、合作、探究 1.回顾:静电力、电场强度、重力势能的概念 。 2.一个静止的试探电荷放入电场中,它在静电力的作用下将做加速运 动而获得动能,请同学们思考:是什么能转化为试探电荷的动能? 学习过程 用案人自我创新

学习目标

学习重、难点 学法指导

知识链接

[自主学习]
一.静电力做功的特点 结合课本图 1.4-1(右图)分析试探电荷 q 在场强为 E 的匀强电场中沿不同路径从 A 运动 到 B 电场力做功的情况。 (1) q 沿 直 线 从 A 到 B , W1= 。 (2) q 沿折线从 A 到 M、再从 M 到 B,W2= (3) q 沿任意曲线线 A 到 B,W3= 结果 : 结论:

。 。

。 静电力做功特点与重力做功一样吗? 二.电势能(与重力势能相类比) (1) 电势能:由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,所以电荷在电 场中也具有势能,这种势能叫做 。 (2) 静电力做功等于电势能的变化量(静电力做功改变电势能)
W AB ? E PA ? E PB 电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负

功,电荷的电势能增加。电场力做多少功,电势能就变化多少,在只 受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而它们的总量保持不变。 (与重力做功相类比) 分析: 正电荷顺着电场线移动,电场力做 ,电势能 正电荷逆着电场线移动,电场力做 ,电势能 负电荷顺着电场线移动,电场力做 ,电势能 负电荷逆着电场线移动,电场力做 ,电势能 ( 3 )注意: ①.电势能零点的规定:大地或无穷远默认为零 ②在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正, 负电荷
1

在任一点具有的电势能都为负。 在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负, 负电 荷在任意一点具有的电势能都为正。

[思考、讨论]
1.如何计算电荷在电场中某一点 A 具有的电势能 EP? 。 2.将电荷由 A 点移到 B 点如何判断电荷 A、B 两点电势能的大小? 。 三.电势 (相当于高度) (1)定义: 电势是标量,只有大小,没有方向,但有正负。 (2)公式: ? ?
Ep q

。用 ? 表示。

(与试探电荷无关)

单位:伏特(V)

(3)零电势位置的规定:大地或无穷远默认为零,电场中某一点的电势 的数值与零电势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择.

讨论(合作学习) :
1、 电势的高低与电场线的关系: 2、正电荷的电场中电势为正,负电荷的电场中电势为负 四.等势面 ⑴.定义:电场中电势相等的点构成的面 ⑵.几种电场的电场线及等势面(虚线) 。

(3)等势面的特点 1、 在等势面上移动电荷,电场力不做功 2、 电场线(或 E)⊥等势面 3、 电场线由高的等势面指向低的等势面 4、 等势面不相交 ,可以闭合 5、 静电平衡的导体是等势体, 表面是等势 面(了解) 7、沿电场方向电势降低最快(场强方向是 电势降落最快的地方)

20 10 0

2

特别说明: (结合上面图理解) ①等量同种电荷(正)连线和中线上 连线上:中点电势最小 中线上:由中点到无穷远电势逐渐减小,无穷远电势为零。 ②等量异种电荷连线上和中线上 连线上:由正电荷到负电荷电势逐渐减小。 中线上:各点电势相等且都等于零。
1、下列说法正确的是(

达标 检测

) A.在电场中顺着电场线移动电荷,电场力做功,电荷电势能减少 B.在电场中逆着电场线移动电荷,电场力做功,电荷电势能减少 C.在电场中顺着电场线移动正电荷,电场力做正功,电荷电势能减少 D.在电场中逆着电场线移动负电荷,电场力做负功,电荷电势 能增加 2、如图所示,A、B、C 为电场中同一电场线上的三点,设电荷在 A B C 电场中只受电场力作用,则下列说法正确的是( ) A、若在 C 点无初速释放正电荷,电荷向 B 运动,电势能减小 B、若在 C 点无初速释放正电荷,电荷向 B 运动,电势能增大 C、若在 C 点无初速释放负电荷,电荷向 A 运动,电势能增大 D、若在 C 点无初速释放负电荷,电荷向 A 运动,电势能减小 3、图一表示等量异种电荷 P 和 Q 形成的电场内的一簇等势面,求 (1) P、Q 各带何种电荷? - (2) 把 q=10 7C 的正点电荷从 A 移到 B,电场力做多少功? (3) 把 q 从 B 移到 C 电场力做多少功? (4) 把 q 从 C 移到 A 电场力做多少功? (5) q 从 A 出发经过 B 和 C 回到 A 的过程中电场力对电荷做的总功为多少?

4、如图 6,在点电荷+Q 电场中,以+Q 为球心的同一球面上有 A、B、C 三点,把正检验电荷从球内 P 点移到 A、B、C 各点时电 场力作功 WPA、WPB、WPC 的大小关系为________. 5、如图 7,a、b、c、d 为某电场中的等势面,一带正电粒子飞 入电场后只在电场力作用下沿 M 点到 N 点的虚线运动.由图可 知,四个等势面电势 Ua、Ub、Uc、Ud 由高到低的排列顺序是 _______,带电粒子在 M、N 两点中,电势能较大的是_________ 点. 6、如图 3,绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中,场
3

强为 E.在与环心等高处放有一质量为 m、带电+q 的小球,由静 止开始沿轨道运动,下述说法正确的是( ) A.小球在运动过程中机械能守恒 B.小球经过环的最低点时速度最大 C.小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg+Eq) D.小球经过环的最低点时对轨道压力为 3(mg-qE) 7、若带正电的小球只受电场力的作用,则它在任意一段时间内( ) A.一定沿着电场线由高电势向低电势运动 B.一定沿着电场线由低电势向高电势运动 C.不一定沿电场线运动,但一定由高电势向低电势运动 D.不一定沿电场线运动,也不一定由高电势向低电势运动 8、在静电场中,关于场强和电势的说法正确的是( ) A.电场强度大的地方电势一定高 B.电势为零的地方场强也一定为零 C.场强为零的地方电势也一定为零 D.场强大小相同的点电势不一定相同 9、 在匀强电场中有 a、b、 三点,位置关系如图 52-6 所示, c 其中 ab=√3 cm,bc=1cm 已知电场线与 abc 三点所在的平面平行,若将电量为-2×10-8C 的点电荷从 a 移到 b,电场力不做功,而把该电荷从 a 移到 c,电场力做功为 1.8×10-7J ? (1)画出通过 a、b、c 三点的电场线? (2)求该匀强电场的电场强度

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