高中物理選修31導學案系列1.4 電勢能和電勢 電勢差 探究學習

1、.電勢能和電勢 電勢差 探究學習探究1 電勢能及其與靜電力做功的關系電勢能：由于靜電力挪動電荷所做的功，只與始末兩點的位置有關，而與電荷的運動途徑無關。與重力做功類比，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。靜電力做功與電勢能變化的關系：靜電力做的功等于電勢能的減少量。寫成式子為：。說明：1電場力做正功，電荷的電勢能減??；電場力做負功，電荷的電勢能增加。電場力做多少功，電勢能就變化多少，在只有電場力做功時，電勢能與動能互相轉化，而它們的總量保持不變。2電荷在電場中某點具有的電勢能假設要確定電荷在電場中的電勢能，應先規(guī)定電場中電勢能的零位置，如上式假設取B為電勢能零點，那么A點的電勢能為：，

2、所以電荷在電場中某點的電勢能，等于靜電力把它從該點挪動到零電勢能位置時靜電力所做的功。電勢能具有相對性，相對不同的零勢能面，同一位置的同一電荷的電勢能不同，電勢能是標量，只有大小，沒有方向，它的正負值表示電勢能的大小。3零勢能面的選擇是任意的，通常把大地或無窮遠默認為零，這樣在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為正，負電荷在任一點具有的電勢能都為負。在負電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為負，負電荷在任意一點具有的電勢能都為正。+QMN圖1例1 如圖1所示，固定在Q點的正點電荷的電場中有M、N兩點，。以下表達正確的選項是 A假設把一正的點電荷從M點沿直線移到N點，那么

3、電場力對該電荷做功，電勢能減少B假設把一正的點電荷從M點沿直線移到N點，那么該電荷抑制電場力做功，電勢能增加C假設把一負的點電荷從M點沿直線移到N點，那么電場力對該電荷做功，電勢能減少D假設把一負的點電荷從M點沿直線移到N點，再從N點沿不同途徑移回到M點，那么該電荷抑制電場力做的功等于電場力對該電荷所做的功，電勢能不變解析 由點電荷產(chǎn)生的電場的特點可知：正電荷從M點到N點，受到靜電斥力，電場力做正功，電勢能減少，選項A正確、B錯誤；負電荷由M點到N點，抑制電場力做功，電勢能增加，選項C錯誤；電場力做功與途徑無關，負點電荷又回到M點，那么整個過程中電場力不做功，電勢能不變，選項D正確。答案 AD

4、點評 電場力做功與電勢能變化的關系是：電場力做正功，電荷的電勢能減小，電場力做負功，電荷的電勢能增加。這個結論與電荷的電性無關，即對正電荷和負電荷，該結論都成立。探究2 電勢概念及綜合應用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。用表示：，電勢的理解：1電勢是描繪電場能的性質的物理量，電勢大小與試探電荷無關。2電勢是標量，只有大小，沒有方向，但有正負，電勢的正負表示電勢大小。3電勢具有相對性，電場中某一點的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關，即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇。一般大地或無窮遠默認為零4電勢與電場線的關系：電勢順著電場線方向降低。即電場線指向電勢降低的方向。圖2例2

5、 如圖2所示，帶箭頭的線段表示某一電場的電場線，在電場力作用下不計重力一帶電粒子徑跡如圖中虛線所示，A、B為軌跡上兩點，以下判斷正確的選項是 AA、B兩點相比較，A點電勢高B粒子在A點時加速度大C粒子在B點的電勢能大D粒子在B點的速度大 解析 順著電場線電勢降低，所以A點電勢高，選項A正確；電場線的疏密表示場強的大小，所以B點場強大，離子在B點受力大，從而加速度大，選項B錯誤；根據(jù)軌跡知粒子帶負電，負電荷在低電勢處電勢能大，選項C正確；只有靜電力做功時，動能與電勢能互相轉化總能量守恒，所以B點速度小，選項D錯誤。答案 AC點評 1電荷在高電勢處電勢能不一定大，正電荷電勢越高電勢能越大，而負電荷

6、那么電勢越低電勢能越大。2此題中判斷電勢能大小還可以根據(jù)靜電力做功，從A到B過程靜電力做負功，所以電勢能增大。3此題中判斷速度大小還可以根據(jù)動能定理，從A到B過程只有靜電力做負功，所以根據(jù)動能定理可知速度減小。探究3 等勢面與電勢差1等勢面：電場中電勢相等的點構成的面。等勢面的性質：1在同一等勢面上各點電勢相等，所以在同一等勢面上挪動電荷，電場力不做功；2電場線跟等勢面一定垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；3等差等勢面的疏密也能反映電場強度的大?。?等勢面不相交，不相切；5等勢面是為描繪電場而假想的面，實際不存在。2電勢差：電場中兩點間電勢的差值，也叫電壓， 。電勢差的理解：1電勢

7、差也是標量，初位置電勢高時電勢差為正值。2靜電力做功與電勢差的關系：，所以 ，電勢差是一個說明電場特性的物理量，與WAB和q無關。電勢差可以與重力場中的高度差相類比。A、B兩點間的電勢差等于單位正電荷由A點挪動到B點時電場力做的功。例3 將電荷量為6×10-6C的負電荷從電場中A點移到B點，抑制電場力做了3×10-5的功，再將電荷從B點移到C點，電場力做了1.2×10-5的功，那么電荷從A點移到B點再從B點移到C點的過程中，電勢能變化了 ，A、C間的電勢差為 V，假設以B點電勢為零，那么A點電勢為 V，該電荷在C點的電勢能為 J。解析 由得3×10-51.2×10-5J1.8×10-5J，即電勢能增加1.8×10-5J。由V3V；5V，得5V；由，得1.2×10-5。答案 1.8×10-5 3 5 1.2×10-5點評 電場中A、B兩點間的電勢差跟挪動電荷的途徑無關，只與初末位置有關。求電勢差有兩種方法：利用定義式計算和利用靜電力做功與電勢差的關系式計