電勢(shì)能和電勢(shì)教學(xué)

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1、第四節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì) 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，理解電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系2理解電勢(shì)能、電勢(shì)的概念及相互關(guān)系3理解等勢(shì)面的概念及等勢(shì)面和電場(chǎng)線的關(guān)系重點(diǎn)難點(diǎn)：電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)及電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系，電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系及應(yīng)用 核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第四節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì)課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案一、靜電力做功的特點(diǎn)靜電力對(duì)電荷所做的功與電荷的_位置和_位置有關(guān)，而與電荷經(jīng)過(guò)的_無(wú)關(guān)二、電勢(shì)能1概念：電荷在電場(chǎng)中所具有的_起始終止路徑勢(shì)能 2與電場(chǎng)力的功的關(guān)系：靜電力的功等于電勢(shì)能的_，即：WABEpAEpB.3相對(duì)性：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力

2、把它從該點(diǎn)移到_位置時(shí)所做的功減少量零勢(shì)能 思考感悟?qū)⒛畴姾稍谝浑妶?chǎng)中由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，若選不同的點(diǎn)作零勢(shì)能參考點(diǎn)，表示A點(diǎn)(或B點(diǎn))電勢(shì)能的大小相同嗎？表示從A到B過(guò)程電勢(shì)能的變化相同嗎？提示：由于電勢(shì)能具有相對(duì)性選擇不同的點(diǎn)作零勢(shì)能參考點(diǎn)，表示同一點(diǎn)A(或B)的電勢(shì)能大小可能不相同，但在同一過(guò)程中如由A到B，電場(chǎng)力做功相同，電勢(shì)能的變化相同 三、電勢(shì)1定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的_2定義式：_.3單位：在國(guó)際單位制中，電勢(shì)的單位為_(kāi)，符號(hào)：_.4矢標(biāo)性：電勢(shì)是_，但有正值和負(fù)值之分比值伏特V標(biāo)量 5相對(duì)性(1)電勢(shì)是相對(duì)的，只有先確定了電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)為零以后，才能確定電場(chǎng)

3、中其他各點(diǎn)的電勢(shì)即電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)跟零電勢(shì)位置的選擇_關(guān)(2)電勢(shì)正值與負(fù)值的意義：在規(guī)定了零電勢(shì)后，電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)可以是正值，也可以是負(fù)值正值表示該點(diǎn)電勢(shì)_于零電勢(shì)；負(fù)值表示該點(diǎn)電勢(shì)_于零電勢(shì)有高低 6與電場(chǎng)線的關(guān)系：沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)_四、等勢(shì)面1定義：電場(chǎng)中_相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面降低電勢(shì) 2特點(diǎn)(1)在同一等勢(shì)面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力_(2)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面_，并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面(3)在電場(chǎng)線密集的地方，等差等勢(shì)面_在電場(chǎng)線稀疏的地方，等差等勢(shì)面_不做功垂直密集稀疏 核心要點(diǎn)突破一、電勢(shì)能和重力勢(shì)能的對(duì)比理解兩種勢(shì)能比較內(nèi)容電勢(shì)能重力勢(shì)能系統(tǒng)性電荷和電

4、場(chǎng)物體和地球大小的相對(duì)性電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能等于把電荷從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力做的功物體在某點(diǎn)的重力勢(shì)能等于把物體從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)重力做的功變化大小的量度電場(chǎng)力的功是電勢(shì)能變化大小的量度，靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量重力的功是重力勢(shì)能變化大小的量度，重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量 對(duì)應(yīng)力做功特點(diǎn)做功多少只與始末位置有關(guān)，與經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，且功等于勢(shì)能的減少量 特別提醒：靜電力做功和重力做功盡管有很多相似特點(diǎn)，但因地球產(chǎn)生的重力場(chǎng)只會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生引力，但電場(chǎng)對(duì)電場(chǎng)中的電荷既可產(chǎn)生引力，也可產(chǎn)生斥力，所以計(jì)算電場(chǎng)力的功時(shí)要注意電荷的電性、移動(dòng)的方向、場(chǎng)強(qiáng)的方向等，以便確定功的正負(fù)和電勢(shì)能的

5、變化情況 即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1一負(fù)電荷僅受靜電力的作用，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，在此過(guò)程中該電荷做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EA、EB及該電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能EpA、EpB之間的關(guān)系為()AEAEBBEAEpB 解析：選AD.電荷做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明電荷所受靜電力恒定，由FqE可知，A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相等，故A對(duì)，B錯(cuò)由于靜電力做正功，所以電勢(shì)能減小，即EpAEpB，故C錯(cuò)，D對(duì) 二、對(duì)電勢(shì)的理解和電勢(shì)高低的判斷1對(duì)電勢(shì)概念的理解(1)電勢(shì)的相對(duì)性電勢(shì)是相對(duì)的，只有先確定了零電勢(shì)的位置，才能確定其他點(diǎn)的電勢(shì)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)跟零電勢(shì)位置的選擇有關(guān)實(shí)際問(wèn)

6、題中，常選取無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，還常取大地電勢(shì)為零 (2)電勢(shì)的固有性電勢(shì)是表示電場(chǎng)能量屬性的一個(gè)物理量，電場(chǎng)中某點(diǎn)處的大小是由電場(chǎng)本身的條件決定的，與在該點(diǎn)處是否放著電荷、電荷的電性、電荷量均無(wú)關(guān)，這和許多用比值定義的物理量相同，如前面學(xué)過(guò)的電場(chǎng)強(qiáng)度EF/q.(3)電勢(shì)是標(biāo)量電勢(shì)是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向 電勢(shì)有正、負(fù)，正值表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)高，負(fù)值表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)低當(dāng)規(guī)定了無(wú)限遠(yuǎn)處為零電勢(shì)時(shí)，正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為正值，且越靠近正電荷的地方電勢(shì)越高負(fù)電荷形成的電場(chǎng)則相反2電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)高低的判斷方法(1)根據(jù)電場(chǎng)力做功判斷 在兩點(diǎn)間移動(dòng)正電荷，如果電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)降低；如

7、果電場(chǎng)力做負(fù)功，則電勢(shì)升高在兩點(diǎn)間移動(dòng)負(fù)電荷，如果電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)升高；如果電場(chǎng)力做負(fù)功，則電勢(shì)降低(2)根據(jù)電場(chǎng)線方向判定電場(chǎng)線的方向就是電勢(shì)降低最快的方向(3)根據(jù)電荷電勢(shì)能的變化判斷在兩點(diǎn)間移動(dòng)正電荷時(shí)，電勢(shì)能增加，則電勢(shì)升高；電勢(shì)能減小，則電勢(shì)降低在兩點(diǎn)間移動(dòng)負(fù)電荷時(shí)，電勢(shì)能增加，則電勢(shì)降低；電勢(shì)能減小，則電勢(shì)升高 即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2關(guān)于電勢(shì)的高低，下列說(shuō)法正確的是()A沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低B電勢(shì)降低的方向一定是電場(chǎng)線的方向C正電荷在只受靜電力作用下，一定向電勢(shì)低的地方運(yùn)動(dòng)D負(fù)電荷在只受靜電力的作用下，由靜止釋放，一定向電勢(shì)高的地方運(yùn)動(dòng) 解析：選AD.電場(chǎng)線方向一

8、定是電勢(shì)降落的方向，反之則不一定成立，故A對(duì)，B錯(cuò)對(duì)C、D可先判斷出電場(chǎng)的方向，再判斷電勢(shì)的高低，但C項(xiàng)中初速度的大小和方向不確定，所以C錯(cuò)，D對(duì) 三、對(duì)等勢(shì)面的認(rèn)識(shí)1等勢(shì)面的特點(diǎn)(1)等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直，即跟電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直；(2)在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功；(3)電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面；(4)任意兩個(gè)等勢(shì)面都不會(huì)相交，不相切 2幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面(1)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面：是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，如圖141甲；(2)等量異號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面：是兩簇對(duì)稱的曲面，如圖乙；(3)等量同號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面：是兩簇對(duì)稱的曲面，如圖丙；(4)勻強(qiáng)電場(chǎng)

9、中的等勢(shì)面：是垂直于電場(chǎng)線的一簇平面，如圖??；(5)形狀不規(guī)則的帶電導(dǎo)體附近的電場(chǎng)線及等勢(shì)面，如圖戊 圖141 即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)3關(guān)于等勢(shì)面的說(shuō)法，正確的是()A電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)，由于不受靜電力作用，所以說(shuō)靜電力不做功B在同一個(gè)等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等C兩個(gè)不等電勢(shì)的等勢(shì)面可能相交D若相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)之差相等，則等勢(shì)面的疏密程度能反映場(chǎng)強(qiáng)的大小 解析：選D.等勢(shì)面由電勢(shì)相等的點(diǎn)組成，等勢(shì)面附近的電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，因此電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)，靜電力不做功，但并不是不受靜電力作用，A錯(cuò)，等勢(shì)面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小不一定相等，等勢(shì)面不可能相交，B、C錯(cuò)等勢(shì)面的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)的大小，D

10、對(duì) 課堂互動(dòng)講練靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 在電場(chǎng)中，把電荷量為4109C的正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做功6108J，以下說(shuō)法中正確的是() A電荷在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能是6108JBB點(diǎn)的電勢(shì)是15 VC電荷的電勢(shì)能增加了6108JD電荷的電勢(shì)能減少了6108J【思路點(diǎn)撥】(1)電勢(shì)能的變化與靜電力做功有關(guān)(2)電勢(shì)和電勢(shì)能與零勢(shì)面的選取有關(guān) 【精講精析】電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能具有相對(duì)性，只有確定零勢(shì)能點(diǎn)，B點(diǎn)的電勢(shì)、電勢(shì)能才有確定的值，所以A、B錯(cuò)克服靜電力做功6108J，則電勢(shì)能增加6108J，所以C對(duì)D錯(cuò)【答案】C【題后反思】靜電力做了多少功，電勢(shì)能就變化了多少，并不是說(shuō)，靜電

11、力做了多少功，電勢(shì)能就等于多少，如有這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，就會(huì)誤選A. 變式訓(xùn)練1電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，A點(diǎn)的電勢(shì)A30 V，B點(diǎn)的電勢(shì)B10 V，一個(gè)電子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，下面幾種說(shuō)法中正確的是()A電場(chǎng)力對(duì)電子做功20 eV，電子的電勢(shì)能減少了20 eVB電子克服電場(chǎng)力做功20 eV，電子的動(dòng)能減少了20 eVC電場(chǎng)力對(duì)電子做功20 eV，電子的電勢(shì)能和動(dòng)能之和增加了20 eVD電子克服電場(chǎng)力做功20 eV，電子的電勢(shì)能增加了20 eV，動(dòng)能和電勢(shì)能之和不變 解析：選BD.WABEpAEpBqAqBe30 V(e10 V)20 eV，即電子克服電場(chǎng)力做功20 eV，電勢(shì)能增加20 eV，故A

12、錯(cuò)，由能量守恒可知，動(dòng)能減少20 eV，故B、D對(duì)，C錯(cuò) (2010年高考山東理綜卷)某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖142所示，以下說(shuō)法正確的是()圖142電勢(shì)高低和電勢(shì)能大小的判斷 【思路點(diǎn)撥】根據(jù)電場(chǎng)線的疏密判定場(chǎng)強(qiáng)大小，根據(jù)電場(chǎng)線方向判斷電勢(shì)高低，根據(jù)電場(chǎng)力做功的正、負(fù)判斷電勢(shì)能的變化【精講精析】電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，A項(xiàng)錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，B項(xiàng)正確；q在a點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向沿電場(chǎng)線的切線方向，由于電場(chǎng)線為曲線，所以q不沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在d點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷Q后，a點(diǎn)電勢(shì)仍高于b點(diǎn)，q由a移至b的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，D項(xiàng)正確 【答案】BD【方法總結(jié)】電場(chǎng)中電勢(shì)

13、高低的判斷方法：(1)根據(jù)電場(chǎng)線確定：沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低(2)根據(jù)靜電力做功判斷：在兩點(diǎn)間移動(dòng)正電荷，如果靜電力做正功，則電勢(shì)降低，如果靜電力做負(fù)功，則電勢(shì)升高在兩點(diǎn)間移動(dòng)負(fù)電荷，如果靜電力做正功，則電勢(shì)升高，如果靜電力做負(fù)功，則電勢(shì)降低(3)根據(jù)場(chǎng)源電荷的電場(chǎng)來(lái)判斷：在正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，離它越近電勢(shì)越高，負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)情況恰好相反 變式訓(xùn)練2如圖143所示，某區(qū)域電場(chǎng)左右對(duì)稱分布，M、N為對(duì)稱線上的兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()AM點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì)BM點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)C正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能D將電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，靜電力做正功圖143 解析：選AC.沿

14、電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，M點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì)，故選項(xiàng)A正確；因電場(chǎng)線越密的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)越大，由題圖可知N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，故選項(xiàng)B錯(cuò)由Epq可知，正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能，故選項(xiàng)C正確；電子從M點(diǎn)移到N點(diǎn)的過(guò)程中，受到的靜電力與移動(dòng)方向相反，靜電力做負(fù)功，故選項(xiàng)D錯(cuò) 如圖144所示，虛線同心圓是一簇某靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面，其電勢(shì)分別是a、b和c，一帶正電粒子射入電場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線KLMN所示由圖可知()等勢(shì)面的應(yīng)用問(wèn)題圖144 A粒子從K到L的過(guò)程中，靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加B粒子從L到M的過(guò)程中，靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加CabcDabc 【思路點(diǎn)撥】根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡可以判斷場(chǎng)

15、源電荷的性質(zhì)，從而確定各等勢(shì)面的電勢(shì)高低，根據(jù)移動(dòng)方向跟靜電力方向的關(guān)系確定靜電力做功的正負(fù)及電荷電勢(shì)能的增減問(wèn)題【自主解答】由等勢(shì)面的分布規(guī)律可知，該電場(chǎng)為點(diǎn)電荷的電場(chǎng)由運(yùn)動(dòng)軌跡可知，運(yùn)動(dòng)的正電荷跟場(chǎng)源電荷的相互作用規(guī)律是排斥，所以場(chǎng)源電荷是正電荷 根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，電場(chǎng)的分布是發(fā)散狀輻射向外的正電荷從K到L受靜電力的方向背離圓心，與移動(dòng)方向相反，做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加，選項(xiàng)A正確；從L到M，可看作從跟軌跡有交點(diǎn)的同一等勢(shì)面的點(diǎn)到M，受到的靜電力與移動(dòng)方向相同，靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減少，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降低的方向可知選項(xiàng)D正確 【答案】AD【題后反思】粒子在同

16、一等勢(shì)面上的電勢(shì)能是相等的，從同一等勢(shì)面上的不同點(diǎn)移動(dòng)電荷到某一點(diǎn)，靜電力做功是相同的 變式訓(xùn)練3如圖145所示，虛線為某點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面，現(xiàn)有兩個(gè)比荷相同的帶電粒子(不計(jì)重力)以相同的速率從同一等勢(shì)面的a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)后沿不同的軌跡1和2運(yùn)動(dòng)，則可判斷()A兩個(gè)粒子電性相同B經(jīng)過(guò)b、d兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的加速度的大小相同C經(jīng)過(guò)b、d兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的速率相同D經(jīng)過(guò)c、e兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的速率相同圖145 由已知條件有：在b、d兩點(diǎn)時(shí)，兩者加速度大小相同，B正確粒子1受斥力，從a到b過(guò)程中，電場(chǎng)力和運(yùn)動(dòng)方向成鈍角，做負(fù)功，動(dòng)能減小；粒子2受引力，從a到d過(guò)程中，電場(chǎng)力和運(yùn)動(dòng)方向始終成銳角，做正功，動(dòng)能增加；又兩粒子初速度大小相同，則兩粒子經(jīng)過(guò)b、d兩點(diǎn)時(shí)的速率不相同，C錯(cuò)誤a、c、e三點(diǎn)在同一等勢(shì)線上，則從a分別到c、e時(shí)，動(dòng)能相同，速率相同，D正確