1、第一章静电场4电势能和电势学习目标1.明确静电力做功的特点.2.理解电势能的概念.3.弄清静电力做功与电势能变化之间的关系.4.理解电势的概念、等势面的特点.自主探究一、静电力做功的特点是.二、电势能1.电势能的定义:.用表示.2.静电力做功与电势能变化的关系:.3.如何求电荷在某点处具有的电势能?.4.零势能面的选择:.三、电势1.定义:.2.电势是,它只有,没有方向,但有正负.3.电场线指向电势的方向.顺着电场线方向,电势越来越.4.零电势位置的规定:.四、等势面1.等势面:.2.等势面与电场线的关系:.合作探究一、静电力做功的特点【思考讨论1】如图所示,质量为m的物体在重力场中,分别:
2、(1)沿折线从A运动到B;(2)沿直线从A运动到B;(3)沿曲线从A运动到B.重力分别做多少功?重力做功的特点是什么?重力做功与重力势能的关系是什么?【自主尝试】结合教材图1.4-1,分析如图所示的试探电荷q在电场强度为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;(2)q沿折线从A到M、再从M到B;(3)q沿任意曲线从A到B.二、静电力做功与电势能的关系【思考讨论2】在重力场中由静止释放质点,质点一定加速运动,动能增加,势能减少;如图所示,在静电场中,静电力做功使试探电荷获得动能,是什么转化为试探电荷的动能的?【思考讨论3】重力做的正功等于减少的重力势能,克
3、服重力做的功等于增加的重力势能,用公式表示为WAB=EpA-EpB=-Ep.那么,静电力做功与电势能的关系呢?【案例分析】分析对不同的电荷从A运动到B的过程中电势能的变化情况.【思考讨论4】如何确定电荷在某点处具有的电势能?(类比分析:如何求出A点的重力势能呢?进而总结出电势能的求法.)【拓展】零势能面的选择:通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.【思考讨论5】重力势能是物体和地球组成的系统所共有的,那么电势能是否也是电荷和电场所共有的呢?(1)若被移动电荷的极性、电荷量不同,对其电势能有何影响?(2)若电荷所处电场发生变化,对位于其中的电荷的电势
4、能有何影响?(3)若电场中没有电荷或者空间不存在电场,还有电势能吗?【巩固训练】1.关于在电场中移动电荷与电势能的关系,下列说法中正确的是()A.电荷沿电场线方向移动,电势能一定增加B.电荷沿电场力方向移动,电势能一定增加C.电荷逆电场力方向移动,电势能一定增加 D.电荷沿垂直于电场线方向移动,电势能一定不变2.有一电荷量q=-310-6C的电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功610-4J.求:(1)电荷的电势能怎样变化?变化了多少?(2)以B为零势能点,电荷在A点的电势能EpA是多少?(3)如果把这一电荷从B点移到C点时静电力做功910-4J,电荷的电势能怎样变化?变化了多少?(4
5、)如果选取C点为零势能点,则电荷在A点的电势能EpA又是多少?(5)通过这一例题你有什么收获?三、电势【思考讨论6】如何判断电势的高低呢?四、等势面【思考讨论7】在地理课上常用等高线来表示地势的高低.今天学习了电势的知识后,那我们可以用什么来表示电势的高低呢?【体验性实践】寻找等势面:找正点电荷和带电平行金属板中的等势面.【思考讨论8】什么情况下会出现力做功为零的情况?电场线跟等势面有什么关系?课堂检测1.关于等势面的说法,正确的是()A.不同等势面上各点的电势也可能相等B.各等势面永不相交C.等势面总是和电场线垂直D.等势面都是封闭的曲面2.如图展示了等量异号点电荷的电场线和等势面.关于场中
6、的A、B、C、D四点,下列说法正确的是()A.A、B两点的电势和电场强度都相同B.A、B两点的电场强度相同,电势不同C.C、D两点的电势和电场强度都不同D.C、D两点的电势相同,电场强度不同3.关于等势面、电场力做功和电场的关系,下列说法正确的是()A.在等势面上移动电荷,电场力总是不做功B.电荷从A点移到B点,电场力做功为零,则电荷一定是沿等势面移动的C.在同一个等势面上的各点,电场强度的大小必然是相等的D.电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面4.如图所示,展示了不规则形状的带电导体周围的电场线和等势面.从图中可以看出,越靠近导体,等势面的形状就越趋近导体表面的形状,这是因为,导体的表面本身就是一个,而且导体内部的电势也处处相等,所以导体是一个;而越是远离导体,等势面的形状就越趋近球面,这是因为,从足够远的地方看导体,它就是一个点电荷,而点电荷的就是球面.5.电场线和等势面都可以形象、直观地描述电场.由于电场线和等势面有着固定的空间位置关系,我们只要知道了其中之一,就可以根据相互关系描绘出另一个.而且,从测量方便性的角度看,我们一般是描绘更容易(选填“电场线”或“等势面”).6.如图展示了等量同号点电荷的电场线和等势面.从图中可以看出,这三点的电势关系是abc(均填“”“”或“=”)