2017秋高中物理第一章静电场4电势能电势与电势差导学案教科版选修.doc

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

4 电势能 电势与电势差

[学习目标] 1. 知道电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能变化的关系.2. 理解电势
能、电势、电势差的概念，掌握电势差的计算公式.3. 知道什么是等势面，并能理解等势面 的特点.
一、电场力做功的特点
[导学探究] 图 1(a) 、(c) 、(b) 分别表示匀强电场( 场强为 E中的＋q电荷沿不同路径从 A )
0
到B .
图1
(1) (a) 、(c) 计算 、(b) 三种情况下电场力做的功分别是多少？
(2) 通过计算你发现了什么？

答案 (1)(a) 中电场力做的功 W qEd ＝0 .
(b) 中在线段 AC 上电场力做的功 W＝qEAC q ＝qEd
1 0| |cos 0 . 在线段 BC 上做的功 W＝0 总功 W ，
2
＝W＋W＝qEd .
1 2 0
(c) 中在垂直于电场方向的各线段上电场力不做功，在沿着电场方向的各线段上电场力做功

之和为 W qEd ＝0 .
(2) 通过计算发现，在匀强电场中沿不同路径由 A运动到 B ，电场力做功相同，说明电场力
做功与路径无关，只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关.
[知识梳理]
1. 电场力做功的特点：电场力对某电荷所做的功，与该电荷的电荷量有关( 填"有关"或 选
"无关") ，与电荷经过的路径无关( 填"有关"或"无关") 结论在任何电场中均成
选 ，该
立.
2. 电场力做功与重力做功相似，只要初、末位置确定了，移动电荷 q做的功就是确定值.
[ 学即用] 判断下列说法的正误. 即
(1) 电荷从电场中的 A点运动到 B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同.() ×
(2) 电荷从电场中的某点开始出发， 运动一段时间后， 到了该点， 电场力做功为零.()
又回 则 Ö
(3) 正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负
电荷做正功.() Ö
(4) 在匀强电场中，电场力做功与路径无关，在非匀强电场中，电场力做功与路径有关.() ×
二、电势能
[导学探究] (1) 从高处向低处运动，重力做什么功？物体的重力势能如何变化？重力 物体
做功和物体的重力势能变化有什么关系？
(2) 顺着电场线移动，电场力做什么功？电荷的电势能如何变化？负电荷顺着电场线 正电荷
移动， 电场力做什么功？电荷的电势能如何变化？电势能的变化与电场力做功有什么关系？

1页

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

答案 (1) 重力做正功 重力势能减少 W＝E－E
G p1 p2

(2) 电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 W电＝E－E

[知识梳理]
p1
p2

1. 电势能：电荷在静电场中也具有势能，这种势能叫做电势能，用符号 E表示.
p

2. 电场力做功与电势能变化的关系：W＝EA－EB，即电场力做正功，电势能减少，电场力

做负功，电势能增加.
AB
p
p

3. 电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到无穷远位置时静电力做的功.
4. 电势能具有相对性
电势能零点的规定： 通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面上的电势能规定 为零.
[即学即用] 判断下列说法的正误.
(1) 电场力做正功，电荷的电势能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加.() Ö
(2) 正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少.() ×
(3) 确定电荷在某点的电势能应先规定零势能点.() Ö
(4) 因电势能有正负之分，所以电势能是矢量.() ×
三、电势与电势差
[导学探究] (1) 1中将电荷量分别为 q 2 的电荷分别从 A点移到 B点，两电荷电势
在图 、q
能的变化是否相同？电势能的变化与电荷量的比值是否相同？这个比值与电荷量有关吗？
(2) B点为零势能点，两电荷在 A点的电势能分别为多大？电势能与电荷量的比值分别 若取
为多大？

答案 (1) 电势能的变化 EA－EB＝W＝EqLq 与电荷量 q成正比，故两电荷电势能的变 cos

p
p
AB

化不同，但电势能的变化与电荷量的比值

EA－EB EL

p
EA EB

p＝
cos相同，即 q－ q＝定值，与电荷

量 q无关，只与 A B两点位置有关. 、
q
q
p
p

(2) 两电荷在 A点的电势能 EA分别为 qELq 、2 cos虽然电势能不同，但与电荷量 cos qELq .
p
的比值相同，都为 EL q . cos
[知识梳理]
1. 电势
(1) ：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值. 定义
E

(2) 表达式：f ＝ q 单位为伏特，符号为 V.

p，

电场中某点的电势与检验电荷 q无关，取决于电场本身.
(3) 电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分，电势为正表示比零电势高，电势为 负表示比零电势低.
(4) 零电势点选取原则：一般选大地或无穷远处为零电势点，只有选取了零电势点才能确定

2页

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

某点的电势大小.
(5) 沿电场线方向，电势逐渐降低.
2. 电势差：电场中两点电势的差值.

(1) 电势差的计算公式：U＝f A－f B，U＝f B－f A，U＝－U.

AB
BA
W
AB
BA

(2) 电场力做功与电势差的关系：W＝qU U＝ q.

AB
AB 或 AB AB

(3) 电场中两点间的电势差与零电势点的选择无关( 选填"有关"或"无关").
(4) 电势差是标量，若 U为正值，则 A点的电势比 B点的电势高；若 U为负值，则 A点的
AB AB
电势比 B点的电势低.
(5) 电势差的单位和电势的单位相同，均为伏特，符号是 V.
[即学即用] 判断下列说法的正误.
(1) 电势有正负之分，因而是矢量.() ×
(2) 电荷在电势高处具有的电势能大.() ×
(3) 沿电场线方向电势降低，与试探电荷的电性无关.() Ö
(4) 电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关.() ×
(5)B两点的电势差是恒定的，与零电势的选取无关，所以 U＝U.()
A、 ×
AB BA
四、等势面
[导学探究] (1) 类比地图上的等高线，简述什么是等势面？
(2) 当电荷从同一等势面上的 A点移到 B点时，电荷的电势能是否变化？电场力做功情况如
何？
答案 (1) 电场中电势相等的各点构成的面
(2) 不发生变化 电场力不做功
[知识梳理]
1. 等势面的特点
(1) 在等势面上移动电荷时静电力不做功.
(2) 电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面.
(3) 等势面密的地方，电场强度较强；等势面疏的地方，电场强度较弱.
(4) 两个等势面都不相交. 任意
2. 几种常见电场的等势面( 如图 2所示)
图2
(1)
点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面.
(2) 异号点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线 等量
是一条等势线.
(3) 等量同号点电荷的等势面：等量正点电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势最

3页