1、电势能和电势教案电势能和电势教案高中物理适用年级高二适用区域人教版区域课时时长分钟2课时知识点电势能和电势教学目的1.、了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、了解电势的概念，知道电势是描画电场的能的性质的物理量。明白电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。3、了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。4、了解电势与场强无直接的关系。教学重点1、了解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义2、运用电势能的概念求解静电力对电荷所做的功。教学难点1、运用电势能的变化求解静电力对电荷所做的功。2、电势与场强无直接的关系；3、掌握电势能与做功的关系，并能用此处置相
2、关效果。教学进程一、导入本讲是第一章静电场中的重要组成重要组成局部，也是难点局部。我们在第二讲学习过了电场和电场强度之后，知道了电场对电荷有力的作用，也知道了描画电场的一个全新物理量等知识。这些知识都为本节课的内容打好了基础，那么电荷在电场中运动时电场力会不会对电荷做功，做功的话就会对应一种能量的改动，这种能量又是什么能，又该如何来表述这种能量，本节课我们来学习电势能和电势。基础知识回忆1重力做功与重力势能的变化及二者之间的关系。重力做功与途径有关，仅与物体始末位置有关。重力做正功，物体的重力势能增加，重力做负功或物体克制重力做功，物体的重力势能添加。 2温习功和能量的关系。功是能量转化的量度
3、。二、知识解说 一考点解读一、静电力做功的特点静电力做功的特点(1)静电力做功的特点：静电力对某电荷所做的功，与该电荷的电荷量有关(填有关或有关)，与电荷经过的途径有关(填有关或有关)，该结论在任何电场中均成立.(2)静电力做功与重力做功相似，只需初、末位置确定了，移动电荷q做的功就是确定值.二、电势能1.电势能：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大批.表达式：WABEpAEpB.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的功.4.电势能具有相对性电势能零点的规则：通常把电荷在离场源电荷有限远处或
4、把电荷在大地外表上的电势能规则为零.三、电势对电势的了解(1)定义及公式：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，即，单位为伏特，符号为V.(2)电势上下的判别：沿着电场线的方向电势逐渐降低.(3)电势的标量性：电势是标量，只要大小，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)电势的相对性：零电势点的规则原那么，普通选大地或有限远处的电势为0，只要规则了电势零点才干确定某点的电势大小.(5)电势描画电场能的性质，决议于电场自身，与试探电荷有关(填有关或有关).四、等势面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
5、且由电势高的等势面指向电势低的等势面.(3)等势面密的中央，电场强度较强；等势面疏的中央，电场强度较弱.(4)恣意两个等势面都不相交.2.几种罕见电场的等势面(1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面.(2)等量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，中垂线是一条等势线.(3)等量同号点电荷的等势面：等量误点电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低.等量负点电荷连线的中点电势最高，中垂线上该点的电势最低.从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高.(4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面.考点1 静电力做功的特点
6、剖析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同途径从A运动到B电场力做功的状况。1q沿直线从A到B2q沿折线从A到M、再从M到B3q沿恣意曲线线A到B结果都一样即：W=qELAM =qELABcos结论：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动途径有关。考点2 电势能1电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的途径有关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。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变化量。写成式子为：留意：.电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能添加.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
7、能与动能相互转化，而它们的总量坚持不变。.在正电荷发生的电场中正电荷在恣意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷发生的电场中正电荷在恣意一点具有的电势能都为负，负电荷在恣意一点具有的电势能都为正。求电荷在电场中某点具有的电势能电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W求电荷在电场中A、B两点具有的电势能上下将电荷由A点移到B点依据电场力做功状况判别，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能添加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。电势能零点的规则假定要确定电荷在电
8、场中的电势能，应先规则电场中电势能的零位置。关于电势能零点的规则：大地或无量远默以为零所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功。如上式假定取B为电势能零点，那么A点的电势能为： 考点3 电势.1.电势是反映电场性质的物理量，与放入的试探电荷有关.2.电势具有相对性，其大小与零电势的选取有关，常取有限远处或大地的电势为零.3.电势的定义式为，公式中的Ep、q在运算时均需代入正、负号.判别电势上下的方法1.电场线法：沿电场线方向，电势越来越低.2.电势能判别法：由知，关于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；关于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高
9、.考点4 等势面1.电荷在等势面上移动时，静电力不做功，电荷的电势能不变.2.由等势面可以确定电场线：由于电场线总和等势面垂直，所以等势面的外形散布，可以绘制电场线，从而确定电场大体散布.3.由等差势面的疏密，可以定性地确定场强的大小，等势面密处，场强较大.考点4 罕见电场的电场线电场电场线图样简明描画误点电荷发散状负点电荷集聚状等量同号电荷相斥状等量异号电荷相吸状匀强电场平行的、等间距的、同向的直线三 、例题精析例题1【题干】(多项选择)关于电势，以下说法正确的选项是()A.电场中某点的电势大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，电场力所做的功B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关C.由
10、于电势是相对的，所以无法比拟电场中两点的电势上下D.电势是描画电场能的性质的物理量【答案】ABD【解析】由电势的定义可知A正确；由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B正确；虽然电势是相对的，但电势的上下是相对的，因此C错误；电势与电势能相联络，它是描画电场能的性质的物理量，故D正确.【点睛】沿着电场线的方向，电势逐渐减小例题2【题干】将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克制静电力做了3105 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2105 J的功，那么(1)电荷从A移到B，再从B移到C的进程中电势能共改动了多少？(2)假设规则A点的电势能为零，那么该电荷在B点
11、和C点的电势能区分为多少？(3)假设规则B点的电势能为零，那么该电荷在A点和C点的电势能区分为多少？【解析】(1)WACWABWBC(31051.2105) J1.8105 J.电势能添加了1.8105 J.(2)假设规则A点的电势能为零，由公式得该电荷在B点的电势能为EpBEpAWAB0WAB3105 J.同理，C点的电势能为EpCEpAWAC0WAC1.8105 J.(3)假设规则B点的电势能为零，那么该电荷在A点的电势能为：EpAEpBWAB0WAB3105 J.C点的电势能为EpCEpBWBC0WBC1.2105 J.【点睛】电场力做功只与两点间的电势差有关例题3【题干】(多项选择)如
12、图，两电荷量区分为Q(Q0)和Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y轴O点上方。取无量远处的电势为零。以下说法正确的选项是()Ab点电势为零，电场强度也为零B正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右C将正的试探电荷从O点移到a点，必需克制电场力做功D将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较大【答案】 BC【解析】 由两等量异种点电荷的电场线散布知：过Q和Q连线的垂直平分线Ob的等势面为零势能面，因此将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点做的功相反，因此正试探电荷电势能的变化相反，D错。点b在零势能面上，b点电
13、势为零，由场强的分解法那么知，b点的场强不为零，方向平行x轴向右，A错。在a点放一正的试探电荷，所受的电场力方向向右，当沿x轴正方向移动时，电场力做正功电势能增加，在O点减为零，过了O点电势能为负值，所以正的试探电荷在a点电势能大于零，反之假定从O点移到a点，电场力与运动方向相反，因此电场力做负功即克制电场力做功，B、C正确。【点睛】考察电场力做功及电势与电势能之间的关系例题4【题干】关于静电场的等势面，以下说法正确的选项是()A.两个电势不同的等势面能够相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正
14、功【答案】B【解析】假定两个不同的等势面相交，那么在交点处存在两个不同电势数值，与理想不符，A错；电场线一定与等势面垂直，B对；同一等势面上的电势相反，但电场强度不一定相反，C错；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功，故D错.【点睛】考察等势面的关系四 、课堂运用基础1、【题干】将一正电荷从无量远处移入电场中M点，电势能增加了8.0109 J，假定将另一等量的负电荷从无量远处移入电场中的N点，电势能添加了9.0109 J，那么以下判别中正确的选项是()A.MN0 B.NM0C.NM0 D.MN0【答案】C【解析】取无量远处电势为零，那么正电荷在M点的电势能为8109
15、J，负电荷在N点的电势能为9109 J.由知，M、N点的电势M0，N0，且|N|M|，即NM0，故C正确.2.【题干】以下关于电势上下的判别，正确的选项是()A.负电荷从A移到B时，静电力做正功，A点的电势一定较高B.负电荷从A移到B时，电势能添加，A点的电势一定较低C.正电荷从A移到B时，电势能添加，A点的电势一定较高D.正电荷只在电场力作用下从运动末尾，由A移到B，A点的电势一定较高【答案】D【解析】依据静电力做功和电势能变化的关系，不论是正电荷还是负电荷，只需静电力做正功，电势能就增加；只需静电力做负功，电势能就添加.正、负电荷在电势上下不同的位置具有的电势能不同，正电荷在电势高处具有的
16、电势能大；负电荷在电势低处具有的电势能大.可以确定选项A、B、C错，D正确.3.【题干】以下四个图中，a、b两点电势相等、电场强度也相等的是()【答案】D【解析】匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇等间距的平行平面，A中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相等；B中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场弱小小相等、方向不同；C中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强方向不同；在D中，a、b两点的电势相等，而且场强的方向相反、大小相等，故此题选D.稳固1、【题干】如图，实线为
17、一误点电荷的电场线，虚线为其等势面.A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，以下判别正确的选项是()A.A点场强等于B点场强B.C点电势高于B点电势C.将电子从A点移到B点，电场力不做功D.将质子从A点移到C点，其电势能添加【答案】C【解析】A、B两点场弱小小相等，方向不同，A错；A、B两点电势相等，均高于C点电势，B错；A、B在同一等势面上，将电子从A点移到B点，电势能不变，电场力不做功，C对；由于AC，质子带正电，故由A点到C点，质子的电势能增加，D错.2.【题干】如下图，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，这些等势面都是相互平行
18、的竖直平面，不计粒子所受重力，那么()A.该粒子一定带负电B.此电场不一定是匀强电场C.该电场的电场线方向一定水平向左D.粒子在电场运动进程中动能不时增加【答案】D【解析】由于不能确定电场线方向，故不能确定粒子所带电性，A、C错误；等势面相互平行，故一定是匀强电场，B错误；粒子所受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线和等势面垂直，由此可确定电场力一定做负功，故动能不时增加，D正确.3、【题干】将一电荷量为Q的小球放在不带电的金属球左近，所构成的电场线散布如下图，金属球外表的电势处处相等，a、b为电场中的两点，那么()A.a点的电势比b点的低B.a点的电场强度比b点的小C.带负电的电荷q在a
19、点的电势能比在b点的小D.带正电的电荷q从a点移到b点的进程中，电场力做负功【答案】C【解析】a点所在的电场线从Q动身到不带电的金属球终止，所以a点的电势高于金属球的电势，而b点所在处的电场线从金属球收回到无量远，所以金属球的电势高于b点的电势.故A错误；电场线的疏密表示场强的大小，故B错误；电势越高的中央，负电荷具有的电势能越小，即负电荷在a点的电势能较b点小，故C正确；正电荷在a点的电势能较b点大，那么把带正电的电荷q从电势能大的a点移动到电势能小的b点，电场力做正功.故D错误. 拔高1、【题干】如图是某一点电荷构成的电场中的一条电场线，A、B是电场线上的两点，一负电荷q仅在静电力作用下以
20、初速度v0从A向B运动并经过B点，一段时间后q以速度v又一次经过A点，且v与v0的方向相反，那么以下说法中正确的选项是()A.A、B两点的电场强度是EAEBB.A、B两点的电势是ABC.负电荷q在A、B两点的电势能EpAEpBD.负电荷q先后经过A点的速度大小v0v【答案】BCD【解析】由于负电荷从A至B做减速运动，那么静电力的方向由BA，电场E的方向应由AB，所以AB，EpAEpB，选项B、C正确.由于只要这一条电场线，不知道电场的详细散布，所以无法判别电场强度的大小，选项A错误.负电荷再回到A点时，其电势能不变，动能也不变，所以v与v0大小相等，选项D正确.2、【题干】如下图，虚线a、b和
21、c是某静电场中的三个等势面，它们的电势区分为a、b和c，且abc.一带正电的粒子射入该电场中，其运动轨迹如图中KLMN所示，可知()A.粒子从K到L的进程中，电场力做负功B.粒子从L到M的进程中，电场力做负功C.粒子从K到L的进程中，电势能添加D.粒子从L到M的进程中，动能增加【答案】AC课堂小结明天这节课我们学了电势能、电势和等势面的知识，要重点了解电势能和电势的概念，掌握电场力做功和电势能变化的关系，了解电势的概念，会用电势能变化和电场力做功的公式停止相关计算。同时经过这节课的学习也为我们下一节课学习做了铺垫。总结升华电势能和电势课后作业基础1、【题干】如下图的电场中，A、B两点间的电势差
22、UAB=20 V，将点电荷q= -210-9C，由A点移到B点，静电力所做的功是多少？【答案】-410-8J【解析】电场力所做的功WAB=UABq=20210-9= -4.010-8J2.【题干】如下图，某区域电场线左右对称散布，M、N为对称线上的两点以下说法正确的选项是()AM点电势一定高于N点电势BM点场强一定大于N点场强C正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D将电子从M点移动到N点，电场力做正功【答案】A、C【解析】沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A正确；电场线的疏密水平表示电场的强弱，由题图可知，M点场强一定小于N点场强，B错；正电荷q在M点的电势能EpMqM，
23、在N点的电势能EpNqN，由于MN，所以EpMEpN，C正确；电子在电场中受电场力的方向沿NM指向M，故从M移动到N，电场力做负功，D错误3.【题干】如下图，Q1和Q2是两个固定的负点电荷，在它们的连线上有a、b、c三点，其中b点的合电场强度为零现将另一正的点电荷q由a点沿连线移动到c点在移动的进程中，点电荷q的电势能变化的状况是 ( )A不时减小 B不时增大C先减小后增大 D先增大后减小【答案】 D【解析】Q1、Q2连线上各点的电场强度是这两个点电荷场的叠加，在b点左侧，合电场强度向左，正电荷所受电场力的方向向左，由ab，电场力做负功，电势能增大；在b点右侧，合电场强度向右，正电荷所受电场力
24、的方向向右，由bc，电场力做正功，电势能减小综合剖析，正电荷由abc的进程中，电势能先增大后减小稳固1、【题干】如图是某一点电荷的电场线散布图，以下表述正确的选项是()Aa点的电势高于b点的电势B该点电荷带负电Ca点和b点电场强度的方向相反Da点的电场强度大于b点的电场强度【答案】BD【解析】沿电场线方向电势降低，故A选项错误；由图中电场线散布知，此场为一负点电荷的电场线散布图，B项正确；电场线密集处场弱小，C项错、D项正确2.【题干】如下图，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，沿图中虚线由A运动至B，其能质变化状况是( ) A能量增加，重力势能添加，电势能增加 B动能
25、增加，重力势能添加，电势能添加C动能不变，重力势能添加，电势能增加D动能添加，重力势能添加，电势能增加【答案】 B【解析】因带电微粒做直线运动，故合外力方向与速度方向在同不时线上，微粒遭到的合外力方向与v0反向，做负功，故微粒动能增加，同时，我们知道重力和电场力均做负功，重力势能添加，电势能添加，故B正确。3.【题干】如下图，固定在Q点的误点电荷的电场中有M、N两点， .以下表达正确的选项是()A.假定把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，那么静电力对该电荷做正功，电势能增加B.假定把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，那么该电荷克制静电力做功，电势能添加C.假定把一负的点电荷从M点沿直线移到N点
26、，那么静电力对该电荷做正功，电势能增加D.假定把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同途径移回到M点，那么该电荷克制静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变【答案】AD【解析】由误点电荷发生的电场的特点可知，M点的电势高，N点的电势低，所以将正的点电荷从M点移到N点，静电力做正功，电势能减小，故A对，B错；将负的点电荷由M点移到N点，克制静电力做功，电势能添加，故C错；静电力做功与途径有关，负点电荷又回到M点，那么整个进程中静电力不做功，电势能不变，故D对.拔高1、【题干】两个带等量正电的点电荷，固定在图7中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点
27、.一带负电的试探电荷q，从A点由运动释放，只在静电力作用下运动，取有限远处的电势为零，那么()A.q由A向O的运动是匀减速直线运动B.q由A向O运动的进程电势能逐渐减小C.q运动到O点时的动能最大D.q运动到O点时电势能为零【答案】BC【答案】q由A向O运动的进程中，电场力的方向一直由A指向O，但力的大小变化，所以电荷q做变减速直线运动，电场力做正功，q经过O点后在电场力的作用下做变减速运动，所以q到O点时速度最大，动能最大，电势能最小，因有限远处的电势为零，那么O点的电势0，所以q在O点的电势能不为零，应选项B、C正确，选项A、D错误.2.如下图，半圆槽润滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P
28、，直径MN水平.a、b是两个完全相反的带正电小球(视为点电荷)，b固定在M点，a从N点运动释放，沿半圆槽运动经过P点抵达某点Q(图中未画出)时速度为零.那么小球a()A.从N到Q的进程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B.从N到P的进程中，速率先增大后减小C.从N到Q的进程中，电势能不时添加D.从P到Q的进程中，动能减大批小于电势能添加量【答案】BC【解析】小球a从N点运动释放，过P点后到Q点速度为零，整个运动进程只要重力和库仑力做功，库仑力方向与小球a速度方向夹角不时大于90，所以库仑力在整个进程中做负功.小球a从N到Q的进程中，库仑力增大，库仑力与重力的夹角减小，所以它们的合力不时增大，故
29、A错误；小球a受力如下图，在接近N点的位置，合力与速度夹角小于90，在P点合力与速度夹角大于90，所以小球a从N到P的进程中，速率应先增大后减小，故B正确；从N到Q的进程中，库仑力不时做负功，所以电势能不时添加，故C正确；依据能量守恒可知，从P到Q的进程中，动能的减大批等于重力势能和电势能的添加量之和，故D错误.3.【题干】如下图的匀强电场中，有A、B、C三点，AB5 cm，BC12 cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向成60角.一个电荷量为q4108 C的正电荷从A移到B，电场力做功为W11.2107 J.求：(1)匀强电场的电场强度E的大小.(2)电荷从B到C，电荷的电势能改动多少？【
30、答案】(1)60 N/C (2)增加1.44107 J【解析】(1)由W1qEAB得，该电场的电场强度大小为：E N/C60 N/C(2)电荷从B到C，电场力做功为：W2F电BCcos 60qEBCcos 60410860121020.5 J1.44107 J所以，该进程电势能增加1.44107 J.4.【题干】电荷量为q1104 C的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强E与时间t的关系及物块速度v与时间t的关系区分如图甲、乙所示，假定重力减速度g取10 m/s2，求：(1)物块的质量m；(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；(3)物块运动2 s进程中，其电势能的改动量.【答案】(1)0.5 kg(2)0.4(3)电势能增加7 J【解析】由题图可知：E13104 N/C，E22104 N/C，a12
