电场的能的性质导学案

电场的能的性质学习目标：1、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。2、了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。3、掌握电势差的概念。会应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。学习过程：一、电场力做功与电势能1．静电力做功的特点(1)在电场中移动电荷时电场力做功与无关，只与有关，可见静电力做功与做功相似．(2)在匀强电场中，电场力做的功W＝，其中d为沿的位移．2．电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该点移到位置时所做的功．(2)静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于，即WAB＝.(3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷的电势能规定为零，或把电荷在表面的电势能规定为零．例１：一带电小球在空中由a点运动到b点的过程中，受重力、电场力和空气阻力三个力作用．若重力势能增加3J，机械能增加0.5J，电场力做功1J，则小球()A．克服重力做功为3JB．电势能增加1JC．克服空气阻力做功0.5JD．动能减少2.5J练习：如右图为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点．在这一运动过程中克服重力做的功为2.0J，电场力做的功为1.5J．则下列说法正确的是()A．粒子带负电B．粒子在A点的电势能比在B点少1.5JC．粒子在A点的动能比在B点多0.5JD．粒子在A点的机械能比在B点少1.5J二、电势、等势面和电势差1．电势(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的与的比值．(2)定义式：.(3)矢标性：电势是，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比高(低)(4)相对性：电势具有，同一点的电势因选取的不同而不同．2．等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面．(2)等势面的形状①点电荷的电场：等势面是以点电荷为球心的一簇同心球面，如图甲所示．甲乙丙②等量异种点电荷的电场：等势面如图乙所示，两点电荷连线的中垂面为一个等势面．③等量同种电荷的电场；等势面如图丙所示．④匀强电场：等势面是垂直于电场线的一簇平面．(3)等势面的特点①等势面一定和电场线垂直．②等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷电场力不做功．③电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．④电场线越密的地方，等差等势面越密．3．电势差(1)电势差：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功WAB，跟它的电荷量q的比值，叫做A、B间的电势差，也叫电压．公式：.单位：伏(V)．(2)电势差与电势的关系：UAB＝，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值．注：电势具有相对性，而电势差与零电势点的选取无关，电势差具有绝对性．例２：(2010·山东理综)某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是()A．c点场强大于b点场强B．a点电势高于b点电势C．若将一试探电荷＋q由a点释放，它将沿电场线运动到b点D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小总结：(1)比较电势高低的方法(2)比较电势能大小的方法练习：如右图所示，xOy平面内有一匀强电场，场强为E，方向未知，电场线跟x轴的负方向夹角为θ，电子在坐标平面xOy内，从原点O以大小为v0方向沿x正方向的初速度射入电场，最后打在y轴上的M点．电子的质量为m，电荷量为e，重力不计．则()A．O点电势高于M点电势B．运动过程中电子在M点电势能最多C．运动过程中，电子的电势能先减少后增加D．电场对电子先做负功，后做正功三．电势差与电场强度的关系匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积．即公式也可写作（如下面左图所示）例３：如上面右图所示，匀强电场中的一组等势面，A、B、C、D相邻间距离为2cm，则场强E＝；离A点1．5cm的P点电势为V．练习：匀强电场中有a、b、c三点．在以它们为顶点的三角形中，∠a＝30°、∠c＝90°,电场方向与三角形所在平面平行．已知a、b和c点的电势分别为V、V和2V．该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为？四．求电场力做功的计算方法(1)由公式W＝Fxcosθ计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝qExcosθ.(2)由W＝qU来计算，此公式适用于任何形式的静电场．(3)由动能定理来计算：W电场力＋W其他力＝ΔEk.(4)由电势能的变化计算：W电场力＝Ep1－Ep2.例４：两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如右图所示．若此杆绕过O点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力做的功为()A．0B．qElC．2qElD．πqEl例５：把一个电荷量为q＝5×10－9C的正电荷从距电场无穷远处移到电场中M点，电荷克服电场力做功WM＝6.0×10－3J，如果把该点电荷从距电场无穷远处移到电场中N点，电荷克服电场力做功WN＝3.6×10－3J．取无穷远处为零电势点，求：(1)M、N点的电势是多少？(2)M、N点的电势差是多少？把该点电荷从M点移到N点电场力做功是多少？课后练习：１.(2011·广东六校联合体联考)如右图所示，O点为等量异种点电荷连线的中点，a、b两点的连线与两电荷连线垂直．今在外力作用下将带电荷量为＋q的点电荷从a点移动到b点，关于点电荷的电势能下列说法中正确的是()A．不变B．减小C．增大D．无法判断２.在如右图所示的圆形区域内存在着沿纸面方向的匀强电场(具体方向未画出)，a、b、c、d分别为两条直径的端点，ac⊥bd，一金属钠离子从b点沿bd方向以速度v0射入电场，只在电场力作用下，从c点飞出电场，则下列说法正确的是()A．钠离子到达c点时的速度一定大于b点的速度B．若a、b、c三点的电势分别为12V、8V、3V，则d点电势一定为7VC．电场力一定对钠离子做了正功D．b点电势一定高于c点的电势３．如右图所示，有一半圆弧光滑轨道，半径为R，在与圆心等高的位置静止放置一个带正电的小球A，其质量为m，M、N之间有一方向水平向左的匀强电场，让小球A自由滚下进入匀强电场区域，水平面也是光滑的，下列说法正确的是()A．小球一定能穿过MN区域继续运动B．如果小球没有穿过MN区域，小球一定能回到出发点C．如果小球没有穿过MN区域，只要电场强度足够大，小球可以到达P点，且到达P点速度大于等于gRD．如果小球一定能穿过MN区域，电场力做的功为－mgR