新课标高中物理：(学案)电势能和电势

电势能和电势

【学习目标】

1．通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。

2．将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。认识电势能的相对性。

3．知道电势的定义方法及其定义公式、单位。

【学习重难点】

1．重点：理解掌握电势能、电势的概念及意义。

2．难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。

【学习过程】

一、展示导入

如图所示，（1）小球受重力从高处A落下高度h到B点，该过程中重力对小球

做        功，做功为W=          ，           转化为            ；

（2）若从A点沿直线移动到C点，该过程中重力对小球做     功 ，做功为W=       ，            转化为             。

小结：重力做功特点为                                                  

      重力做功和重力势能变化的关系为                                  

二、探究准备

探究：静电力做功的特点

（1）如图甲所示，把电荷+q沿直线从A移到C，静电力对+q所做的功可以表示为：                                                                      

（2）如图甲所示，把电荷+q沿折线ABC从A移到C，静电力对+q所做的功可以表示为：                                                                  

（3）如图乙所示，把电荷+q沿任意曲线ANC从A移到C，静电力对+q所做的功可以表示为：                                                              

结论：静电力做功的特点是：                                            

三、合作探究

讨论1：电场力做功与电势能变化的关系

（1）如图甲所示，当正电荷在电场中从A点移动到B点时，静电力做           功，动能            ，电势能            ；

（2）如图乙所示，当正电荷在电场中从B点移动到A点时，静电力做           功，动能            ，电势能            。

（3）电场力做功和电势能变化的关系可以表示为：                         

小结：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到            静电力所做的功。

1．电势能

（1）定义：电荷在电场中受电场力作用，具有由位置决定的能。

（2）电场力做功和电势能变化的关系：

（3）通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面上的电势能规定为0。

讨论2：在相同的电场中，在同样的两点之间，移动正电荷与移动负电荷，电势能变化的情况相同么？

（1）如图甲所示，若把正电荷在电场中从A点移动到B点时，静电力做______功，动能            ，电势能            。

（2）如图乙所示，若把负电荷在电场中从A点移动到B点时，静电力做______功，动能            ，电势能            。

例1．如图所示，把不同的电荷q从A点移动到电场中的B点或C点，匀强电场的电场强度大小为，AB间距为L1=3cm，AC间距为L2=4cm，请完成相关运算，把结果填入表格中。（把电荷在A点的电势能规定为零）

通过计算，你发现了什么？请将你的想法写在下面的横线上。

答：                                                                  

2．电势

（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用表示。表达式：（与试探电荷无关）

（2）电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。

（3）单位：伏特（V）1V＝1J/C

（4）物理意义：电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，则该点的电势就是1V。

例2．完成以下题目后小结：如何根据试探电荷的电势能来判断电场中两点电势的高低？

（1）+q在A点的电势能比在B点大，A、B两点哪点电势高？

（2）-q在C点的电势能比在D点大，C、D两点哪点电势高？

（3）+q在E点的电势能为负值，-q在F点的电势能为负值，E、F两点哪点电势高？

小结：                                                                

例3．点电荷+Q产生的电场线分布如图所示，A、B为同一条电场线上的两个点，若将试探电荷+q从A点移到无穷远处电场力所做的功为W，（取无穷远处为电势零点）

（1）+q在A点的电势能为            ，A点电势为            ；

（2）-q在A点的电势能为            ，若将-q也从A点移到无穷远，电场力所做的功为            ；

（3）将+q从B点移到无穷远处，电场力做的功W’       W，则+q在B点的电势能     +q在A点的电势能，B点的电势            A点的电势。

小结：                                                                

四、当堂检测

1．将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则

（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？

（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？

（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？

2．一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么（    ）

A．电荷在B处时将具有5×10－6J的电势能

B．电荷在B处将具有5×10－6J的动能

C．电荷的电势能减少了5×10－6J

D．电荷的动能增加了5×10－6J

3．如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是（    ）

A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少

B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加

C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加

D．从a到b电势逐渐降低

4．有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（    ）

A．由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定

B．由放在该点的电荷的电量多少来决定

C．与放在该点的电荷的正负有关

D．是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关