2019-2020年高中物理 第一章 靜電場 1.4 電勢能和電勢學案 新人教版選修3-1

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1、2019-2020年高中物理第一章靜電場1.4電勢能和電勢學案新人教版選修3-1[學習目標]1.知道靜電力做功的特點，掌握靜電力做功與電勢能變化的關系.2.理解電勢能、電勢的概念，能根據(jù)電場線判斷電勢高低.3.知道什么是等勢面，并能理解等勢面的特點．任務一：完成下列兩個問題，總結并寫出靜電力做功特點。1．如圖1所示，試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中，沿直線從A移動到B，靜電力做的功為多少？若q沿折線AMB從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？圖1答案　靜電力F＝qE，靜電力與位移夾角為θ，靜電力對試探電荷q做的功W＝F·

2、AB

3、

4、cosθ＝qE·

5、AM

6、.在線段AM上靜電力做的功W1＝qE·

7、AM

8、，在線段MB上靜電力做的功W2＝0，總功W＝W1＋W2＝qE·

9、AM

10、.2．若q沿任意曲線從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？由此可得出什么結論．答案　W＝qE·

11、AM

12、.電荷在勻強電場中從不同路徑由A運動到B，靜電力做功相同．說明靜電力做功與路徑無關，只與初、末位置有關．總結靜電力做功的特點1．靜電力做功的特點：靜電力對某電荷所做的功，與該電荷的電荷量有關，與電荷經(jīng)過的路徑無關，與電場是否是勻強電場也無關．2．靜電力做功與重力做功相似，只要初、末位置確定了，移

13、動電荷q做的功就是確定值．任務二：仔細閱讀課本，完成下列問題。類比重力做功與重力勢能變化的關系，靜電力做正功，電勢能如何變化？靜電力做負功，電勢能如何變化？靜電力做功與電勢能變化有怎樣的數(shù)量關系？答案　靜電力做正功，電勢能減少；靜電力做負功，電勢能增加．靜電力做功的值等于電勢能的變化量，即：WAB＝EpA－EpB.總結電勢能特點：1．電勢能：由于移動電荷時靜電力做的功與移動的路徑無關，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能，可用Ep表示．2．電場力做功是電勢能變化的量度，用公式表示為WAB＝EpA－EpB，即電場力做正功，電荷的

14、電勢能減少，電場力做負功，電荷的電勢能增加．3．電荷在某點的電勢能，等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力做的功．4．電勢能具有相對性．電勢能零點的規(guī)定：通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零．當正電荷順著電場線運動時，靜電力做什么功？電勢能是增加還是減少？當負電荷順著電場線運動時，靜電力做什么功？電勢能是增加還是減少？答案　正電荷順著電場線運動時，靜電力做正功，電勢能減少．負電荷順著電場線運動時，靜電力做負功，電勢能增加．任務三：閱讀課本，完成下列問題。1.如圖2所示的勻強電場，場強為

15、E，取O點為零勢能點，A點距O點為l，AO連線與電場線的夾角為θ.電荷量分別為q和2q的試探電荷在A點的電勢能為多少？電勢能與電荷量的比值各是多少？圖2答案　由EpA－EpO＝WAO＝Eqlcosθ，知電荷量為q和2q的試探電荷在A點的電勢能分別為Eqlcosθ、2Eqlcosθ；電勢能與電荷量的比值相同，都為Elcosθ.總結提高：1．電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的電勢．如果用φ表示電勢，用Ep表示電荷q的電勢能，則φ＝，單位為伏特，符號為V.2．電勢的標量性：電勢是標量，只有大小，沒有方向，但有正負之

16、分，電勢為正表示比零電勢高，電勢為負表示比零電勢低．3．電勢的相對性：零電勢點的選取原則：一般選大地或無限遠處為零電勢點，只有選取了零電勢點才能確定某點的電勢大?。?．電勢是描述電場性質(zhì)的物理量，決定于電場本身，與試探電荷無關．5．判斷電勢高低的方法：(1)利用電場線：沿著電場線方向電勢逐漸降低(此為主要方法)；(2)利用公式φ＝判斷，即在正電荷的電勢能越大處，電勢越高，負電荷電勢能越大處，電勢越低．任務四：閱讀課本，完成下列問題。1．類比地圖上的等高線，簡述什么是等勢面？答案　電場中電勢相等的點構成的面．2．為什么等勢面一定跟電場

17、線垂直？答案　在同一等勢面上移動電荷時，電勢能不變，所以電場力不做功，即電場力方向與等勢面垂直，如果不垂直，電場強度就有一個沿著等勢面的分量，在等勢面上移動電荷時靜電力就要做功，所以等勢面一定跟電場線垂直．總結提高：1．電場中電勢相同的各點構成的面叫等勢面．2．等勢面的特點：(1)在同一等勢面上移動電荷時，靜電力不做功．(2)電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面．(3)等勢面密的地方，電場強度較強；等勢面疏的地方，電場強度較弱．(4)任意兩個等勢面不相交．[延伸思考]　請大致畫出點電荷、等量異號點電荷、等量同號

18、點電荷和勻強電場的等勢面．簡述它們的特點？答案　(1)點電荷的等勢面：點電荷的等勢面是以點電荷為球心的一簇球面．(2)等量異號點電荷的等勢面：等量異號點電荷的連線上，從正電荷到負電荷電勢越來越低，中垂線是一等勢線．(3)等量同號點電荷