西樵高中2022-2023学年度第二学期  高一物理 科深度课堂导学案

学习目标

1、理解电场力做功的特点、电势能的概念。

2、掌握电场力做功与电势能变化的关系，会定量计算电荷的电势能大小。

3、掌握电势的概念，会比较电势的大小

4、了解几种常见电场的电场线和等势面分布

知识点一　电场力做功：在匀强电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的电量及其起点、终点的位置有关，与      无关，更多的研究表明，上述结论也适用于非匀强电场．

知识点二　电势能：

1．定义：一个电荷在静电场中的某一位置的       ．

2．电场力做功与电势能的关系：WAB＝               ．

3．电势能的单位是    ，简称     ，符号是          ．

知识点三　电势

1．概念：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的       ．

2．公式和单位：电势的定义公式为         ，单位是      ，符号是V.

3．相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无限远处的电势为零或者大地的电势为零。电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是           ．

4．与电场线关系：沿电场线的方向电势逐渐          ．

知识点四　等势面

1．定义：电场中            的各点构成的面叫作等势面．

2．等势面与电场线的关系．

(1)电场线跟等势面           ．

(2)电场线由          的等势面指向            的等势面．

一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?

【讨论与交流】如图所示，在场强为的匀强电场中，电量为q的试探电荷沿三种不同路径从点A移动到点B，

试讨论：

（1）沿 S1（AB）路径的电场力做功是多少？

（2）沿S2（ACB）路径的电场力做功是多少？

（3）沿  S3（ACB）路径的电场力做功是多少？

通过中的计算，静电力做功与电荷经过的路径      关，（填有、无），与前面学习的        力做功相似。

小结：静电力做功的特点:                                                    

这个结论虽然是从匀强电场推导出来的，但它也可适用于                         

2、电势能

   在电场中，电场力做功肯定会引起能量的变化，那么是什么能量发生变化呢？

1.定义：电势能：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。电势能用              Ep表示。如A点的电势能一般表示为       , B点的电势能一般表示为           .

2.电场力做功和电势能的关系

①在电场中(如右图)，当正电荷在电场中从A点移动到B点时，静电力做什么功？类比重力做功与重力势能变化的关系，分析电势能的变化，并写出静电力做功与电势能变化的关系式。

②如果换成负电荷在电场中从A点移动到B点时，静电力做什么功？分析电势能的变化，并写出静电力做功与电势能变化的关系式。

在电场中，从A到B，电势能的变化量ΔEP=             

通过中的分析，若电荷q在电场中从A运动到B，静电力做功与电势能变化的关系: 若静电力做功为正功，电势能         ，电荷在A点电势能       （填>、<或=）在B点的电势能。静电力做             ，电势能增加，电荷在A点电势能      （填>、<或=）在B点的电势能；用表达式为                        

练习1：如图所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别置

于M、N两点．M处正电荷的电荷量大于N处正电荷的电

荷量，A、B为M、N连线的中垂线上的两点．现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点，在此过程中，下列说法正确的是(　　)

A．q的电势能逐渐减小             B．q的电势能逐渐增大

C．q的电势能先增大后减小        D．q的电势能先减小后增大

练习2.如图,在场强E= 103N/C的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,

（1）电场力做功为多少?电势能如何变化?

（2）若规定EPA=0,则EPB=?

（3）若规定EPB=0,则EPA=?

通过这题小结：电荷在某点电势能在数值上等于把它从         移到___________位置时______________。

3.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关

4.电势能有正负，却是标量

5.电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性

三、电势

场强E可以来描述电场。除了这个量还可以用什么物理量来描述电场呢？能否用“电势能”呢？

通过计算发现电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关，故不能用“电势能”来描述电场,如何定义一个与检验电荷无关的量来描述电场？引入电势的概念

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

2、定义式：           。注意：该比值是一个与q无关，仅与电场及位置有关的量。

3，单位：伏特，符号为V

4，电势只有大小，没有方向，是标量

5，电势具有相对性：电势是相对于零电势点的。

一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0

练习3：如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么

⑴ q在A点的电势能和在A点的电势各是多少？

⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ？

拓展一、如何比较电势的高低？

沿电场线(场强)方向电势越来越低，即电场线指向电势降低的方向

练习4．有一电场的电场线如图所示，电场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和φA、φB表示，则(　　)

A．EA＞EB，φA＞φB　B．EA＞EB，φA＜φB

C．EA＜EB，φA＞φB  D．EA＜EB，φA＜φB

拓展二、比较电荷电势能的大小

方法一: 根据电场力做功的正负判断：电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加

方法二: 根据公式   判断

练习5.(多选)如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是(　　)

A．M点电势一定高于N点电势

B．M点场强一定大于N点场强

C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能

D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功

四、等势面

1.定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面

2.结论：⑴等势面一定与电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直

⑵电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面

3.常见电场的等势面

4.等势面的特点：

（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功。

（2）电场线垂直等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面

（3）不同等势面在空间不相交、不相切。

（4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏

（5）沿电场方向电势降低最快

（6）匀强电场中电势均匀变化

练习6：(多选)如图所示，虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面，其电势分别是φa、φb和φc，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线KLMN所示．由图可知(　　)

A．粒子从K到L的过程中，静电力做负功，电势能增加

B．粒子从L到M的过程中，静电力做负功，电势能增加

C．φa＞φb＞φc

D．φa＜φb＜φc

书本P23例题：雷雨云层可以形成几百万伏以上的电压，足以击穿空气产生几十万安培的瞬间电流，电流生热使空气发光，形成闪电；空气受热突然膨胀发出巨响，发出雷声。如图所示，雷雨云底部的电势较地面低 V，闪电时，一个电子从雷雨云底部到达地面，求它的电势能变化量。

做书本P23课后练习和课时训练评价作业（四）