1.4《电势能与电势》一学习目标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。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。3.通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。4.尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。学习疑问学习建议【知识链接】1、功的计算公式：____________________2、重力做功的特点：重力做功与_________无关，只与____________________有关3、静电力：F=____________【预学能掌握的内容】（查阅教材p15-18页完成下列问题）一、静电力做功的特点【问题1】结合课本图（如图（1））,求出试探电荷+q在场强为E的匀强电场中沿不同路径从A运动到B静电力所做功。①试探电荷q在匀强电场E中沿直线从A到B，求解静电力做功。（答：。）②q沿折线AMB从A到B。其中AM与电场线平行，BM与电场线垂直。求解静电力做功。（答：。）③q沿任意曲线ANB从A到B，求解静电力做功。（答：。）ABMABNABMθ通过中的计算你能总结出的结论是：静电力做功与电荷经过的路径关，（填有、无），与前面学习的力做功相似。8【典题探究】例1.在场强为4×105V/m的匀强电场中，一质子从A点移动到B点，如图所示．已知AB间距离为20cm，AB连线与电场线成30°角，求电场力做的功．知识点二电势能(与重力势能类比学习)(1)定义：电荷在中具有的势能叫电势能。(2)静电力做功与电势能变化的关系：①静电力做正功时，电荷的电势能；静电力做负功时，电荷的电势能；静电力做的功等于电势能的。若电荷在电场中从A点运动到B点，则WAB＝。②静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值。(3)电势能具有相对性。①电荷在电场中某点的电势能，等于把它从移到位置时静电力所做的功。②通常把电荷在离场源电荷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。③电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取关，但电荷在某两点之间的电势能的差与零电势能点的选取关。(4)电势能是标量。电势能有正、负之分，当电荷的电势能为正值时，它就比在零电势能位置的电势能；为负值时，它就比在零电势位置的电势能。比较电势能与重力势能，完成下面表格。电势能重力势能定义系统性大小的相对性变化大小的量度对应力做功的特点【典题探究】8例2.下列说法中正确的是(　　)A.无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大B.无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能就越大C.无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大D.无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大[跟踪训练1]　在电场中把一个电荷量为6×10－6C的负电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10－5J，则电荷从A到B的过程中，电势能变化了多少？是增加还是减少？若规定B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大？知识点三电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的的比值，叫做这一点的电势，用φ表示。定义式：φ＝(2)单位：在国际单位制中，电势的单位是(V)，1V＝1J/C。(3)相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无限远处的电势为零，大地的电势为零，电势可以是正值，也可以是负值，正值表示该点电势高于零电势，负值表示该点电势低于零电势.(4)电势是标量。电势的正、负只表示，不表示方向，当规定无限远处为零电势后，正电荷产生的电场中各点的电势为正值，负电荷产生的电场中各点的电势为负值，1.如何比较电场中两点电势的高低(1)根据电场线确定：沿电场线方向，电势越来越（电场线的方向就是电势降低最快的方向）(2)场源电荷判断法离场源正电荷越近的点，电势越；离场源负电荷越近的点，电势越8(3)根据电场力做功判断：正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由电势处移向电势处。对于负电荷，情况恰好相反。(4)根据由Ep＝qφ判断。正电荷所在处的电势能越大，该点电势；负电荷所在处的电势能越大，该点电势。2.电势能大小的判断方法（1）用电场力做功的方法来判断：把电荷从A点移到B点，(1)若电场力做正功，则该电荷的电势能减少，即EpAEpB，电场力做多少正功，电势能就减少多少。(2)若电场力做负功(也可以说是克服电场力做功)，则该电荷的电势能增加，即EpAEpB，电场力做多少负功，电势能就增加多少。（2）公式法：Ep＝qφ正电荷所在电势越高处的电势能；负电荷所在电势处的电势能越大。例3.电场线分布如图所示，电场中a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb，电势分别为φa和φb，则(　　)A.Ea>Eb，φa>φbB.Ea>Eb，φa<φbC.Ea<eb，φa>φbD.Ea<eb，φa<φb[跟踪训练2]如果把q＝1.0×10－8c的电荷从无穷远移到电场中的a点，需要克服电场力做功w＝1.2×10－4j，那么，(1)q在a点的电势能和a点的电势各是什么？(2)q未移入电场前，a点的电势是多少？【课堂检测】1．下列关于电场强度和电势的说法中，正确的是()a.电场强度为零的地方，电势一定为零b.电势为零的地方，电场强度一定为零c.电场强度较大的地方，电势一定较高d.沿着电场强度的方向，电势逐渐降低2.在电场中，a、b两点的电势φa＞φb，那么将一负电荷从a移到b的过程中()8a.电场力做正功，电势能增加b.电场力做负功，电势能增加c.电场力做正功，电势能减少d.电场力做负功，电势能减少3.(多选)图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过m点，再经过n点，可以判定（）a．m点的电势大于n点的电势b．m点的电势小于n点的电势c．粒子在m点受到的电场力大于在n点受到的电场力d．粒子在m点受到的电场力小于在n点受到的电场力4．如图所示，把电荷量为－5×10－9c的电荷，从电场中的a点移到b点，其电势能________(选填“增大”“减小”或“不变”)；若a点的电势φa＝15v，b点的电势φb＝10v，则此过程中电场力做的功为________．5．如图为某一电场的电场线，现将一电荷量q＝－3.0×10－9c的负电荷从a点移到b点、从b点移到c点、从c点移到d点，电场力做功分别为：wab＝3.0×10－8j、wbc＝1.5×10－8j、wcd＝9.0×10－9j．若取c点电势为零，求a、b、d三点电势．【层次一】1．(多选)下列关于电势能的说法中正确的是（）a．在电场中，电势高的地方，电荷具有的电势能一定大b．在电场中某一点，若放入的电荷量越大，它的电势能就越大8c．在正的点电荷电场中的任一点，正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能d．在负的点电荷电场中的任一点，正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能2．(多选)带电粒子m只在电场力作用下由p点运动到q点，在此过程中克服电场力做了2.6×10-6j的功，那么（）a．m在p点的电势能一定小于它在q点的电势能b．p点的场强一定小于q点的场强c．p点的电势一定高于q点的电势d．m在p点的动能一定大于它在q点的动能3．在电场中（）a．某点的电场强度大，该点的电势一定高b．某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大c．某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零d．某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零4．关于电势和电势能的说法中正确的是（）a．克服电场力做功时，负电荷的电势能一定减少b．电场中某点的电势数值上等于单位正电荷在电场力的作用下，由该点运动到零电势点电场力所做的功c．电场中电势为正值的地方，电荷的电势能必为正值d．正电荷沿电场线移动，其电势能一定增加5．(多选)如图所示，一个带正电的粒子进入一点电荷+q的电场中，初速度为v0，轨迹如图（）mna．n点电势高于m点电势b．n点电势低于m点电势c．该粒子在m点动能比在n点动能大d．该粒子在m点电势能比在n点电势能大6．如图所示为某个电场的部分电场线，把a、b两点的场强记作ea、eb，a、b两点的电势分别记作φa、φb，则（）aba．φa>φB，EA>EBB．φA<φB，EA<ebc．φa>φB，EA<ebd．φa<φb，ea>EB87.下列说法中正确的是()A.电场线密集处场强大，电势高B.沿电场线方向场强减小，电势降低C.在电势高处电荷具有的电势能也大D.场强为零处，电势不一定为零【层次二】8．(多选)一电子飞经电场中A、B两点，电子在A点的电势能4.8×10-17J，动能为3.2×10-17J，电子经过B点时的电势能为3.2×10-17J，如果电子只受电场力作用，则（）A．电子在B点的动能为4.8×10-17JB．由A点到B点电场力做功为100eVC．电子在B点的动能为1.6×10-17JD．若规定B点电势为0,则A点电势为100V9．两个带电小球，电荷量分别为+q和—q，固定在一长度为L的绝缘杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示，若此杆绕经过O点垂直于杆的轴转过180°，则此过程中电场力做功为（）O+q—qA．0B．qELC．2qELD．πqEL10.(多选)如图所示，仅在电场力作用下，一带电粒子沿图中虚线从A运动到B，则()A.电场力做正功B.动能增加C.电势能增加D.加速度增大11．某电场中的电场线(方向未标出)如图所示，现将一带负电的点电荷从A点移至B点需克服电场力做功，则C、D两点的电场强度、电势大小关系应为(　　)A．EC>ED，φC>φDB．EC<ed，φc>φDC．EC>ED，φC<φDD．EC</ed，φc></ebd．φa<φb，ea></ebc．φa></eb，φa<φb[跟踪训练2]如果把q＝1.0×10－8c的电荷从无穷远移到电场中的a点，需要克服电场力做功w＝1.2×10－4j，那么，(1)q在a点的电势能和a点的电势各是什么？(2)q未移入电场前，a点的电势是多少？【课堂检测】1．下列关于电场强度和电势的说法中，正确的是()a.电场强度为零的地方，电势一定为零b.电势为零的地方，电场强度一定为零c.电场强度较大的地方，电势一定较高d.沿着电场强度的方向，电势逐渐降低2.在电场中，a、b两点的电势φa＞φb，那么将一负电荷从a移到b的过程中()8a.电场力做正功，电势能增加b.电场力做负功，电势能增加c.电场力做正功，电势能减少d.电场力做负功，电势能减少3.(多选)图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过m点，再经过n点，可以判定（）a．m点的电势大于n点的电势b．m点的电势小于n点的电势c．粒子在m点受到的电场力大于在n点受到的电场力d．粒子在m点受到的电场力小于在n点受到的电场力4．如图所示，把电荷量为－5×10－9c的电荷，从电场中的a点移到b点，其电势能________(选填“增大”“减小”或“不变”)；若a点的电势φa＝15v，b点的电势φb＝10v，则此过程中电场力做的功为________．5．如图为某一电场的电场线，现将一电荷量q＝－3.0×10－9c的负电荷从a点移到b点、从b点移到c点、从c点移到d点，电场力做功分别为：wab＝3.0×10－8j、wbc＝1.5×10－8j、wcd＝9.0×10－9j．若取c点电势为零，求a、b、d三点电势．【层次一】1．(多选)下列关于电势能的说法中正确的是（）a．在电场中，电势高的地方，电荷具有的电势能一定大b．在电场中某一点，若放入的电荷量越大，它的电势能就越大8c．在正的点电荷电场中的任一点，正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能d．在负的点电荷电场中的任一点，正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能2．(多选)带电粒子m只在电场力作用下由p点运动到q点，在此过程中克服电场力做了2.6×10-6j的功，那么（）a．m在p点的电势能一定小于它在q点的电势能b．p点的场强一定小于q点的场强c．p点的电势一定高于q点的电势d．m在p点的动能一定大于它在q点的动能3．在电场中（）a．某点的电场强度大，该点的电势一定高b．某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大c．某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零d．某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零4．关于电势和电势能的说法中正确的是（）a．克服电场力做功时，负电荷的电势能一定减少b．电场中某点的电势数值上等于单位正电荷在电场力的作用下，由该点运动到零电势点电场力所做的功c．电场中电势为正值的地方，电荷的电势能必为正值d．正电荷沿电场线移动，其电势能一定增加5．(多选)如图所示，一个带正电的粒子进入一点电荷+q的电场中，初速度为v0，轨迹如图（）mna．n点电势高于m点电势b．n点电势低于m点电势c．该粒子在m点动能比在n点动能大d．该粒子在m点电势能比在n点电势能大6．如图所示为某个电场的部分电场线，把a、b两点的场强记作ea、eb，a、b两点的电势分别记作φa、φb，则（）aba．φa></eb，φa>