4 電 勢 能 和 電 勢第 一 章 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 定 位1 課 堂 情 景 切 入2 知 識 自 主 梳 理3 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破4 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì)6 課 時 作 業(yè)8 課 堂 知 識 構(gòu) 建5 易 錯 案 例 剖 析7 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 定 位 知 道 靜 電 力 做 功 的 特 點(diǎn) ， 了 解 靜 電 力 做 功 和 電 勢 能變 化 的 關(guān) 系 掌 握 電 勢 能 、 電 勢 的 概 念 、 公 式 和 性 質(zhì) 知 道 什 么 是 等 勢 面 ， 理 解 等 勢 面 的 特 點(diǎn) 課 堂 情 景 切 入 我 們 知 道 重 力 做 正 功 ， 物 體 的 重 力 勢 能 減 小 ， 其 高 度 降 低(如 圖 甲 )； 當(dāng) 重 力 做 負(fù) 功 ， 物 體 的 重 力 勢 能 增 大 ， 其 高 度 升 高(如 圖 乙 )。 那 么 當(dāng) 電 場 力 做 正 功 (或 負(fù) 功 )時 (如 圖 丙 )， 其 電 勢 能與 電 勢 又 是 怎 樣 變 化 的 呢 ？ 知 識 自 主 梳 理 生物靜電力做功的特點(diǎn)1.特點(diǎn)在 靜 電 場 中 移 動 電 荷 時 ， 靜 電 力 做 的 功 與 電 荷 的 _位 置 和 _位 置 有 關(guān) ， 與 電 荷 經(jīng) 過 的 路 徑 _。2適用范圍該 結(jié) 論 對 于 勻 強(qiáng) 電 場 和 非 勻 強(qiáng) 電 場 均 適 用 。 起 始終 止 無 關(guān) 電勢能1.概念電 荷 在 _叫 做 電 勢 能 ， 可 用 Ep表 示 。2大小電 荷 在 某 點(diǎn) 的 電 勢 能 ， 等 于 靜 電 力 把 它 從 該 點(diǎn) 移 動 到_時 所 做 的 功 。電 場 中 的 勢 能零 勢 能 位 置 3與電場力做功的關(guān)系靜 電 力 做 的 功 等 于 電 勢 能 的 _， 用 公 式 表 示 WAB _。電 場 力 做 正 功 ， 電 勢 能 _， 電 場 力 做 負(fù) 功 ， 電 勢 能_。4相對性電 勢 能 的 數(shù) 值 大 小 與 _的 選 取 有 關(guān) 。 通 常 把 離 場源 電 荷 _或 _的 電 勢 能 規(guī) 定 為 零 。減 少 量EPA EPB 減 小增 加 零 勢 能 點(diǎn)無 窮 遠(yuǎn) 處 地 球 表 面 1.定義電 荷 在 電 場 中 某 一 點(diǎn) 的 _與 它 的 _的 比值 ， 叫 做 這 一 點(diǎn) 的 電 勢 。3單位_， 符 號 是 V。電勢電 勢 能 電 荷 量伏 特 4特點(diǎn)(1)相 對 性 ： 電 場 中 各 點(diǎn) 電 勢 的 高 低 ， 與 所 選 取 的_的 位 置 有 關(guān) 。(2)標(biāo) 量 性 ： 電 勢 是 標(biāo) 量 ， 只 有 大 小 ， 沒 有 方 向 ， 但 有_。5判斷電勢高低的辦法(1)在 電 場 中 沿 著 電 場 線 的 方 向 ， 電 勢 逐 漸 _。(2)在 電 場 力 作 用 下 ， 靜 止 的 正 電 荷 從 _移 向_。電 勢 零 點(diǎn)正 負(fù) 降 低高 電 勢低 電 勢 等勢面1.定義在 電 場 中 ， _叫 做 等 勢 面 。2等勢面特點(diǎn)(1)等 勢 面 上 各 點(diǎn) 電 勢 相 等 ， 在 等 勢 面 上 移 動 電 荷 電 場 力_。(2)等 勢 面 一 定 跟 電 場 線 _， 而 且 電 場 線 總 是 由 電 勢較 高 的 等 勢 面 指 向 _的 等 勢 面 。(3)規(guī) 定 ： 畫 等 勢 面 時 ， 相 鄰 兩 等 勢 面 間 電 勢 差 相 等 ， 這樣 ， 在 等 勢 面 密 處 電 場 強(qiáng) 度 _， 在 等 勢 面 疏 處 ， 電 場 強(qiáng)度 _。 電 勢 相 等 的 點(diǎn) 組 成 的 面不 做 功 垂 直電 勢 較 低 較 大較 小 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破 一、對電勢能的理解1電勢能的特點(diǎn)(1)電 勢 能 是 由 電 場 和 電 荷 共 同 決 定 的 ， 屬 于 電 荷 和 電 場 所共 有 的 ， 我 們 習(xí) 慣 上 說 成 電 荷 的 電 勢 能 。(2)電 勢 能 是 標(biāo) 量 ， 有 正 負(fù) 但 沒 有 方 向 ， 其 正 負(fù) 表 示 大 小 。(3)電 勢 能 是 相 對 的 ， 其 大 小 與 選 定 的 參 考 點(diǎn) 有 關(guān) 。 確 定 電荷 的 電 勢 能 ， 首 先 應(yīng) 確 定 參 考 點(diǎn) ， 也 就 是 零 勢 能 點(diǎn) 的 位 置 。 2電勢能增減的判斷方法(1)做 功 判 斷 法無 論 正 、 負(fù) 電 荷 ， 只 要 電 場 力 做 正 功 ， 電 荷 的 電 勢 能 一 定減 小 ； 只 要 電 場 力 做 負(fù) 功 ， 電 荷 的 電 勢 能 一 定 增 大 。(2)電 場 線 判 斷 法正 電 荷 順 著 電 場 線 的 方 向 移 動 時 ， 電 勢 能 逐 漸 減 小 ； 逆 著電 場 線 的 方 向 移 動 時 ， 電 勢 能 逐 漸 增 大 。負(fù) 電 荷 順 著 電 場 線 的 方 向 移 動 時 ， 電 勢 能 逐 漸 增 大 ； 逆 著電 場 線 的 方 向 移 動 時 ， 電 勢 能 逐 漸 減 小 。 3電勢能與重力勢能的比較兩 種 勢 能比 較 內(nèi) 容 電 勢 能 重 力 勢 能定 義 電 場 中 的 電 荷 具 有 的 勢 能電 勢 能 重 力 場 中 的 物 體 具 有 的 勢 能重 力 勢 能系 統(tǒng) 性 電 荷 和 電 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 做 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 做 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 的特 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 做 的功 等 于 勢 能 的 減 少 量 二、對電勢的理解1電勢的特點(diǎn)(1)電 勢 具 有 相 對 性 ； 電 勢 是 相 對 的 ， 電 場 中 某 點(diǎn) 的 電 勢 高低 與 零 電 勢 點(diǎn) 的 選 取 有 關(guān) 。 通 常 將 離 場 源 電 荷 無 窮 遠(yuǎn) 處 ， 或 是地 球 表 面 選 為 零 電 勢 點(diǎn) 。(2)電 勢 是 標(biāo) 量 ： 電 勢 是 只 有 大 小 、 沒 有 方 向 的 物 理 量 ， 在規(guī) 定 了 電 勢 零 點(diǎn) 后 ， 電 場 中 各 點(diǎn) 的 電 勢 可 能 是 正 值 ， 也 可 能 是負(fù) 值 。 正 值 表 示 該 點(diǎn) 的 電 勢 高 于 零 電 勢 ； 負(fù) 值 表 示 該 點(diǎn) 的 電 勢低 于 零 電 勢 。 顯 然 ， 電 勢 的 正 負(fù) 只 表 示 大 小 ， 不 表 示 方 向 。 2電勢高低的判斷方法(1)電 場 線 法 ： 沿 電 場 線 方 向 ， 電 勢 越 來 越 低 。(2)場 源 電 荷 判 斷 法 ： 離 場 源 正 電 荷 越 近 的 點(diǎn) ， 電 勢 越 高 ；離 場 源 負(fù) 電 荷 越 近 的 點(diǎn) ， 電 勢 越 低 。(3)電 勢 能 判 斷 法 ： 對 于 正 電 荷 ， 電 勢 能 越 大 ， 所 在 位 置 的電 勢 越 高 ； 對 于 負(fù) 電 荷 ， 電 勢 能 越 小 ， 所 在 位 置 的 電 勢 越 高 。 3電勢能與電勢的區(qū)別與聯(lián)系 (河 北 石 家 莊 市 2013 2014學(xué) 年 高 二 上 學(xué) 期 期 末 )將 一 電 荷量 為 Q的 小 球 放 在 不 帶 電 的 金 屬 球 附 近 ， 所 形 成 的 電 場 線 分布 如 圖 所 示 ， 金 屬 球 表 面 的 電 勢 處 處 相 等 ， a、 b為 電 場 中 的兩 點(diǎn) ， 則 ( ) A a點(diǎn) 的 電 場 強(qiáng) 度 比 b點(diǎn) 的 大B a點(diǎn) 的 電 勢 比 b點(diǎn) 的 高C 檢 驗(yàn) 電 荷 q在 a點(diǎn) 的 電 勢 能 比 在 b點(diǎn) 的 大D 將 檢 驗(yàn) 電 荷 q從 a點(diǎn) 移 到 b點(diǎn) 的 過 程 中 ， 電 場 力 做 正功答案：AB解析：電場線越密集，表示該處的電場強(qiáng)度越大，故a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大，選項(xiàng)A正確；順電場線方向電勢逐漸降低，故a點(diǎn)電勢比b點(diǎn)的高，選項(xiàng)B正確；檢驗(yàn)電荷q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力做負(fù)功，電勢能增加，故選項(xiàng)C、D錯誤。 三、對等勢面的理解1等勢面的特點(diǎn)(1)在 等 勢 面 內(nèi) 任 意 兩 點(diǎn) 間 移 動 電 荷 ， 電 場 力 不 做 功 。(2)在 空 間 中 兩 等 勢 面 不 相 交 。(3)電 場 線 總 是 和 等 勢 面 垂 直 ， 且 從 電 勢 較 高 的 等 勢 面 指 向電 勢 較 低 的 等 勢 面 。(4)在 電 場 線 密 集 的 地 方 ， 等 差 等 勢 面 密 集 ； 在 電 場 線 稀 疏的 地 方 ， 等 差 等 勢 面 稀 疏 。(5)等 勢 面 是 為 描 述 電 場 的 性 質(zhì) 而 假 想 的 面 。(6)等 勢 面 的 分 布 與 零 電 勢 點(diǎn) 的 選 取 無 關(guān) 。 2幾種常見的電場的等勢面分布 特別提醒(1)已知等勢面的情況時，可作等勢面的垂線來確定電場線，并由“電勢降低”的方向確定電場線方向。(2)已知電場線時，可作電場線的垂線來確定等勢面，并由“沿電場線方向電勢降低”確定等勢面的電勢高低。 (河 北 冀 州 中 學(xué) 2013 2014學(xué) 年 高 二 上 學(xué) 期 期 中 )位 于 A、B處 的 兩 個 帶 有 不 等 量 負(fù) 電 的 點(diǎn) 電 荷 在 平 面 內(nèi) 電 勢 分 布 如 圖 所示 ， 圖 中 實(shí) 線 表 示 等 勢 線 ， 則 ( ) A a點(diǎn) 和 b點(diǎn) 的 電 場 強(qiáng) 度 相 同B 正 電 荷 從 c點(diǎn) 移 到 d點(diǎn) ， 電 場 力 做 正 功C 負(fù) 電 荷 從 a點(diǎn) 移 到 c點(diǎn) ， 電 場 力 做 正 功D 正 電 荷 從 e點(diǎn) 沿 圖 中 虛 線 移 到 f點(diǎn) 電 勢 能 不 變答案：C解析：同一檢驗(yàn)電荷在a、b兩點(diǎn)受力方向不同，所以A錯誤；因?yàn)锳、B兩處有負(fù)電荷，所以，等勢線由外向內(nèi)表示的電勢越來越低。將正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，正電荷的電勢能增加，靜電力做負(fù)功，B錯誤；負(fù)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電勢能減少，靜電力做正功，C正確；正電荷沿虛線從e點(diǎn)移到f點(diǎn)的過程中，電勢先降低再升高，電勢能先減小后增大，D錯誤。 課 堂 知 識 構(gòu) 建 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì) 如 圖 所 示 ， Q1、 Q2為 兩 個 固 定 點(diǎn) 電 荷 ， 其 中 Q1帶 正 電 ， 它 們 連 線 的 延 長 線 上 有 a、 b兩 點(diǎn) 。 一 正 試 探 電 荷 以 一定 的 初 速 度 沿 直 線 從 b點(diǎn) 開 始 經(jīng) a點(diǎn) 向 遠(yuǎn) 處 運(yùn) 動 ， 其 速 度 圖 象 如圖 所 示 ， 則 ( )電場力做功與電勢能的變化 A Q2帶 正 電B Q2帶 負(fù) 電C 試 探 電 荷 從 b到 a的 過 程 中 電 勢 能 增 大D 試 探 電 荷 從 b到 a的 過 程 中 電 勢 能 減 小解析：逐項(xiàng)分析如下：答案： BC選項(xiàng)診斷結(jié)論A由vt圖，v，故試探電荷受向左的庫侖力，因此Q2帶負(fù)電B同上C由于靜電力(庫侖力)做負(fù)功，故其電勢能增大D同選項(xiàng)C (吉 林 一 中 2013 2014學(xué) 年 高 二 上 學(xué) 期 檢 測 )如 圖 所 示 ， 某點(diǎn) O處 固 定 點(diǎn) 電 荷 Q， 另 一 帶 電 q的 粒 子 以 O為 焦 點(diǎn) 做 橢 圓軌 道 運(yùn) 動 ， 運(yùn) 動 過 程 中 經(jīng) 過 最 近 點(diǎn) a和 最 遠(yuǎn) 點(diǎn) b， 下 述 說 法 不正 確 的 是 ( ) A 粒 子 在 a點(diǎn) 運(yùn) 動 速 率 大 于 在 b點(diǎn) 速 率B 粒 子 在 a點(diǎn) 運(yùn) 動 加 速 度 大 于 在 b點(diǎn) 加 速 度C 粒 子 在 a點(diǎn) 的 電 勢 能 大 于 在 b點(diǎn) 的 電 勢 能D Q所 產(chǎn) 生 的 電 場 中 ， a點(diǎn) 電 勢 高 于 b點(diǎn)答案：C 解析：C粒子在從b到a的過程中，電場力做正功，動能增大，電勢能減小；粒子在從a到b的過程中，電場力做負(fù)功，動能減小，電勢能增大，可知粒子在a點(diǎn)的動能大于在b點(diǎn)的動能，則粒子在a點(diǎn)運(yùn)動速率大于在b點(diǎn)速率，粒子在a點(diǎn)電勢能小于在b點(diǎn)電勢能。故A正確，C錯誤。粒子在運(yùn)動過程中只受到庫侖力作用，粒子在a點(diǎn)離Q點(diǎn)近，根據(jù)庫侖定律分析可知粒子在a點(diǎn)受到的庫侖力大，加速度大，故B正確。Q所產(chǎn)生的電場中，電場線從Q出發(fā)到無窮遠(yuǎn)終止，a點(diǎn)離Q較近，電勢較高。故D正確。 如 圖 甲 是 某 電 場 中 的 一 條 電 場 線 ， a、 b是 這 條電 場 線 上 的 兩 點(diǎn) ， 一 負(fù) 電 荷 只 受 電 場 力 作 用 ， 沿 電 場 線 從 a運(yùn)動 到 b。 在 這 個 過 程 中 ， 電 荷 的 v t圖 象 如 圖 乙 所 示 ， 比 較 a、b兩 點(diǎn) 場 強(qiáng) 的 大 小 和 電 勢 的 高 低 ， 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )電勢高低的判斷 A Eab B Ea Eb、 abC EaEb、 ab D Ea Eb、 ab，選項(xiàng)B正確。答案：B (湖 南 瀏 陽 一 中 、 醴 陵 一 中 20132014學(xué) 年 高 二 上 學(xué) 期 聯(lián) 考 )三 個 點(diǎn) 電 荷電 場 的 電 場 線 分 布 如 圖 所 示 ， 圖 中 a、 b兩 點(diǎn) 處 的 場 強(qiáng) 大 小 分 別 為 Ea、 Eb， 電 勢分 別 為 a、 b， 則 ( )A EaEb， ab B EaEb， aEb， ab D Eab答案：C解析：根據(jù)電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小可知：E aEb；根據(jù)順著電場線電勢越來越低的規(guī)律可知：aEB， AB， EpAEB， AB， EpAEpBC EAB， EpAEpBD EAEB， AB， EpAEpB 易錯分析：認(rèn) 為 電 場 線 密 的 地 方 電 場 強(qiáng) 度 大 ， 所 以 電 勢高 ， 電 勢 能 大 ， 故 選 B。正確解答：從 圖 可 以 看 出 A點(diǎn) 的 電 場 線 的 密 集 程 度 大 于 B點(diǎn) 的 密 集 程 度 ， 故 A點(diǎn) 的 場 強(qiáng) 大 于 B點(diǎn) 的 場 強(qiáng) ， 因 電 場 線 的 方向 由 A指 向 B， 而 沿 電 場 線 的 方 向 電 勢 逐 漸 降 低 ， 所 以 A點(diǎn) 的 電勢 高 于 B點(diǎn) 的 電 勢 ， 電 勢 能 沿 電 場 力 的 方 向 降 低 ， 所 以 q在 B點(diǎn) 的 電 勢 能 大 于 在 A點(diǎn) 的 電 勢 能 ， 故 A項(xiàng) 正 確 。正確答案：A