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1、第四節(jié)電勢能和電勢 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道電場力做功的特點(diǎn)，理解電場力做功與電勢能變化的關(guān)系2理解電勢能、電勢的概念及相互關(guān)系3理解等勢面的概念及等勢面和電場線的關(guān)系重點(diǎn)難點(diǎn)：電場力做功的特點(diǎn)及電場力做功與電勢能變化的關(guān)系，電場線與等勢面的關(guān)系及應(yīng)用 核心要點(diǎn)突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第四節(jié)電勢能和電勢課前自主學(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)過的_無關(guān)二、電勢能1概念：電荷在電場中所具有的_起始終止路徑勢能 2與電場力的功的關(guān)系：靜電力的功等于電勢能的_，即：WABEpAEpB.3相對性：電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力
2、把它從該點(diǎn)移到_位置時所做的功減少量零勢能 思考感悟?qū)⒛畴姾稍谝浑妶鲋杏葾點(diǎn)移到B點(diǎn)，若選不同的點(diǎn)作零勢能參考點(diǎn)，表示A點(diǎn)(或B點(diǎn))電勢能的大小相同嗎？表示從A到B過程電勢能的變化相同嗎？提示：由于電勢能具有相對性選擇不同的點(diǎn)作零勢能參考點(diǎn)，表示同一點(diǎn)A(或B)的電勢能大小可能不相同，但在同一過程中如由A到B，電場力做功相同，電勢能的變化相同 三、電勢1定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的_2定義式：_.3單位：在國際單位制中，電勢的單位為_，符號：_.4矢標(biāo)性：電勢是_，但有正值和負(fù)值之分比值伏特V標(biāo)量 5相對性(1)電勢是相對的，只有先確定了電場中某點(diǎn)的電勢為零以后，才能確定電場
3、中其他各點(diǎn)的電勢即電場中某點(diǎn)的電勢跟零電勢位置的選擇_關(guān)(2)電勢正值與負(fù)值的意義：在規(guī)定了零電勢后，電場中各點(diǎn)的電勢可以是正值，也可以是負(fù)值正值表示該點(diǎn)電勢_于零電勢；負(fù)值表示該點(diǎn)電勢_于零電勢有高低 6與電場線的關(guān)系：沿電場線的方向電勢_四、等勢面1定義：電場中_相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面降低電勢 2特點(diǎn)(1)在同一等勢面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動電荷時，靜電力_(2)電場線跟等勢面_，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面(3)在電場線密集的地方，等差等勢面_在電場線稀疏的地方，等差等勢面_不做功垂直密集稀疏 核心要點(diǎn)突破一、電勢能和重力勢能的對比理解兩種勢能比較內(nèi)容電勢能重力勢能系統(tǒng)性電荷和電
4、場物體和地球大小的相對性電荷在某點(diǎn)的電勢能等于把電荷從該點(diǎn)移到零勢能位置時靜電力做的功物體在某點(diǎn)的重力勢能等于把物體從該點(diǎn)移到零勢能位置時重力做的功變化大小的量度電場力的功是電勢能變化大小的量度，靜電力做的功等于電勢能的減少量重力的功是重力勢能變化大小的量度，重力做的功等于重力勢能的減少量 對應(yīng)力做功特點(diǎn)做功多少只與始末位置有關(guān)，與經(jīng)過的路徑無關(guān)，且功等于勢能的減少量 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)生的重力場只會對物體產(chǎn)生引力，但電場對電場中的電荷既可產(chǎn)生引力，也可產(chǎn)生斥力，所以計算電場力的功時要注意電荷的電性、移動的方向、場強(qiáng)的方向等，以便確定功的正負(fù)和電勢能的
5、變化情況 即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1一負(fù)電荷僅受靜電力的作用，從電場中的A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，在此過程中該電荷做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，則A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度EA、EB及該電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢能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，說明電荷所受靜電力恒定，由FqE可知，A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相等，故A對，B錯由于靜電力做正功，所以電勢能減小，即EpAEpB，故C錯，D對 二、對電勢的理解和電勢高低的判斷1對電勢概念的理解(1)電勢的相對性電勢是相對的，只有先確定了零電勢的位置，才能確定其他點(diǎn)的電勢電場中某點(diǎn)的電勢跟零電勢位置的選擇有關(guān)實(shí)際問
6、題中，常選取無限遠(yuǎn)處電勢為零，還常取大地電勢為零 (2)電勢的固有性電勢是表示電場能量屬性的一個物理量，電場中某點(diǎn)處的大小是由電場本身的條件決定的，與在該點(diǎn)處是否放著電荷、電荷的電性、電荷量均無關(guān)，這和許多用比值定義的物理量相同，如前面學(xué)過的電場強(qiáng)度EF/q.(3)電勢是標(biāo)量電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向 電勢有正、負(fù)，正值表示該點(diǎn)電勢比零電勢高，負(fù)值表示該點(diǎn)電勢比零電勢低當(dāng)規(guī)定了無限遠(yuǎn)處為零電勢時，正電荷產(chǎn)生的電場中各點(diǎn)的電勢均為正值，且越靠近正電荷的地方電勢越高負(fù)電荷形成的電場則相反2電場中兩點(diǎn)電勢高低的判斷方法(1)根據(jù)電場力做功判斷 在兩點(diǎn)間移動正電荷，如果電場力做正功，則電勢降低；如
7、果電場力做負(fù)功，則電勢升高在兩點(diǎn)間移動負(fù)電荷，如果電場力做正功，則電勢升高；如果電場力做負(fù)功，則電勢降低(2)根據(jù)電場線方向判定電場線的方向就是電勢降低最快的方向(3)根據(jù)電荷電勢能的變化判斷在兩點(diǎn)間移動正電荷時，電勢能增加，則電勢升高；電勢能減小，則電勢降低在兩點(diǎn)間移動負(fù)電荷時，電勢能增加，則電勢降低；電勢能減小，則電勢升高 即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2關(guān)于電勢的高低，下列說法正確的是()A沿電場線方向電勢逐漸降低B電勢降低的方向一定是電場線的方向C正電荷在只受靜電力作用下，一定向電勢低的地方運(yùn)動D負(fù)電荷在只受靜電力的作用下，由靜止釋放，一定向電勢高的地方運(yùn)動 解析：選AD.電場線方向一
8、定是電勢降落的方向，反之則不一定成立，故A對，B錯對C、D可先判斷出電場的方向，再判斷電勢的高低，但C項中初速度的大小和方向不確定，所以C錯，D對 三、對等勢面的認(rèn)識1等勢面的特點(diǎn)(1)等勢面一定與電場線垂直，即跟電場強(qiáng)度的方向垂直；(2)在同一等勢面上移動電荷時靜電力不做功；(3)電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；(4)任意兩個等勢面都不會相交，不相切 2幾種典型電場的等勢面(1)點(diǎn)電荷電場中的等勢面：是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，如圖141甲；(2)等量異號點(diǎn)電荷電場中的等勢面：是兩簇對稱的曲面，如圖乙；(3)等量同號點(diǎn)電荷電場中的等勢面：是兩簇對稱的曲面，如圖丙；(4)勻強(qiáng)電場
9、中的等勢面：是垂直于電場線的一簇平面，如圖??；(5)形狀不規(guī)則的帶電導(dǎo)體附近的電場線及等勢面，如圖戊 圖141 即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)3關(guān)于等勢面的說法，正確的是()A電荷在等勢面上移動時，由于不受靜電力作用，所以說靜電力不做功B在同一個等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等C兩個不等電勢的等勢面可能相交D若相鄰兩等勢面間的電勢之差相等，則等勢面的疏密程度能反映場強(qiáng)的大小 解析：選D.等勢面由電勢相等的點(diǎn)組成，等勢面附近的電場線跟等勢面垂直，因此電荷在等勢面上移動時，靜電力不做功，但并不是不受靜電力作用，A錯，等勢面上各點(diǎn)場強(qiáng)大小不一定相等，等勢面不可能相交，B、C錯等勢面的疏密反映場強(qiáng)的大小，D
10、對 課堂互動講練靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系 在電場中，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，以下說法中正確的是() A電荷在B點(diǎn)具有的電勢能是6108JBB點(diǎn)的電勢是15 VC電荷的電勢能增加了6108JD電荷的電勢能減少了6108J【思路點(diǎn)撥】(1)電勢能的變化與靜電力做功有關(guān)(2)電勢和電勢能與零勢面的選取有關(guān) 【精講精析】電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能具有相對性，只有確定零勢能點(diǎn)，B點(diǎn)的電勢、電勢能才有確定的值，所以A、B錯克服靜電力做功6108J，則電勢能增加6108J，所以C對D錯【答案】C【題后反思】靜電力做了多少功，電勢能就變化了多少，并不是說，靜電
11、力做了多少功，電勢能就等于多少，如有這種錯誤認(rèn)識，就會誤選A. 變式訓(xùn)練1電場中有A、B兩點(diǎn)，A點(diǎn)的電勢A30 V，B點(diǎn)的電勢B10 V，一個電子由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，下面幾種說法中正確的是()A電場力對電子做功20 eV，電子的電勢能減少了20 eVB電子克服電場力做功20 eV，電子的動能減少了20 eVC電場力對電子做功20 eV，電子的電勢能和動能之和增加了20 eVD電子克服電場力做功20 eV，電子的電勢能增加了20 eV，動能和電勢能之和不變 解析：選BD.WABEpAEpBqAqBe30 V(e10 V)20 eV，即電子克服電場力做功20 eV，電勢能增加20 eV，故A
12、錯，由能量守恒可知，動能減少20 eV，故B、D對，C錯 (2010年高考山東理綜卷)某電場的電場線分布如圖142所示，以下說法正確的是()圖142電勢高低和電勢能大小的判斷 【思路點(diǎn)撥】根據(jù)電場線的疏密判定場強(qiáng)大小，根據(jù)電場線方向判斷電勢高低，根據(jù)電場力做功的正、負(fù)判斷電勢能的變化【精講精析】電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱，A項錯誤；沿著電場線方向電勢逐漸降低，B項正確；q在a點(diǎn)所受電場力方向沿電場線的切線方向，由于電場線為曲線，所以q不沿電場線運(yùn)動，C項錯誤；在d點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷Q后，a點(diǎn)電勢仍高于b點(diǎn)，q由a移至b的過程中，電場力做正功，電勢能減小，D項正確 【答案】BD【方法總結(jié)】電場中電勢
13、高低的判斷方法：(1)根據(jù)電場線確定：沿著電場線的方向電勢越來越低(2)根據(jù)靜電力做功判斷：在兩點(diǎn)間移動正電荷，如果靜電力做正功，則電勢降低，如果靜電力做負(fù)功，則電勢升高在兩點(diǎn)間移動負(fù)電荷，如果靜電力做正功，則電勢升高，如果靜電力做負(fù)功，則電勢降低(3)根據(jù)場源電荷的電場來判斷：在正電荷產(chǎn)生的電場中，離它越近電勢越高，負(fù)電荷產(chǎn)生的電場情況恰好相反 變式訓(xùn)練2如圖143所示，某區(qū)域電場左右對稱分布，M、N為對稱線上的兩點(diǎn)，下列說法正確的是()AM點(diǎn)電勢一定高于N點(diǎn)電勢BM點(diǎn)場強(qiáng)一定大于N點(diǎn)場強(qiáng)C正電荷在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能D將電子從M點(diǎn)移動到N點(diǎn)，靜電力做正功圖143 解析：選AC.沿
14、電場線方向電勢逐漸降低，M點(diǎn)電勢一定高于N點(diǎn)電勢，故選項A正確；因電場線越密的區(qū)域場強(qiáng)越大，由題圖可知N點(diǎn)場強(qiáng)大于M點(diǎn)場強(qiáng)，故選項B錯由Epq可知，正電荷在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能，故選項C正確；電子從M點(diǎn)移到N點(diǎn)的過程中，受到的靜電力與移動方向相反，靜電力做負(fù)功，故選項D錯 如圖144所示，虛線同心圓是一簇某靜電場中的等勢面，其電勢分別是a、b和c，一帶正電粒子射入電場中，運(yùn)動軌跡如圖中實(shí)線KLMN所示由圖可知()等勢面的應(yīng)用問題圖144 A粒子從K到L的過程中，靜電力做負(fù)功，電勢能增加B粒子從L到M的過程中，靜電力做負(fù)功，電勢能增加CabcDabc 【思路點(diǎn)撥】根據(jù)運(yùn)動軌跡可以判斷場
15、源電荷的性質(zhì)，從而確定各等勢面的電勢高低，根據(jù)移動方向跟靜電力方向的關(guān)系確定靜電力做功的正負(fù)及電荷電勢能的增減問題【自主解答】由等勢面的分布規(guī)律可知，該電場為點(diǎn)電荷的電場由運(yùn)動軌跡可知，運(yùn)動的正電荷跟場源電荷的相互作用規(guī)律是排斥，所以場源電荷是正電荷 根據(jù)電場線與等勢面垂直，電場的分布是發(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，與移動方向相反，做負(fù)功，電荷的電勢能增加，選項A正確；從L到M，可看作從跟軌跡有交點(diǎn)的同一等勢面的點(diǎn)到M，受到的靜電力與移動方向相同，靜電力做正功，電荷的電勢能減少，選項B錯誤；根據(jù)電場線的方向是電勢降低的方向可知選項D正確 【答案】AD【題后反思】粒子在同
16、一等勢面上的電勢能是相等的，從同一等勢面上的不同點(diǎn)移動電荷到某一點(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)電荷電場的等勢面，現(xiàn)有兩個比荷相同的帶電粒子(不計重力)以相同的速率從同一等勢面的a點(diǎn)進(jìn)入電場后沿不同的軌跡1和2運(yùn)動，則可判斷()A兩個粒子電性相同B經(jīng)過b、d兩點(diǎn)時，兩粒子的加速度的大小相同C經(jīng)過b、d兩點(diǎn)時，兩粒子的速率相同D經(jīng)過c、e兩點(diǎn)時，兩粒子的速率相同圖145 由已知條件有：在b、d兩點(diǎn)時，兩者加速度大小相同，B正確粒子1受斥力，從a到b過程中，電場力和運(yùn)動方向成鈍角，做負(fù)功，動能減小；粒子2受引力，從a到d過程中，電場力和運(yùn)動方向始終成銳角，做正功，動能增加；又兩粒子初速度大小相同，則兩粒子經(jīng)過b、d兩點(diǎn)時的速率不相同，C錯誤a、c、e三點(diǎn)在同一等勢線上，則從a分別到c、e時，動能相同，速率相同，D正確
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