eq \([先填空])


1．靜電力做功的特點


(1)特點：在靜電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)．


(2)在勻強電場中電場力做功W＝qE·Lcs θ，其中θ為電場力與位移間夾角．


2．電勢能


(1)概念：電荷在靜電場中具有的勢能．用Ep表示．


(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：


靜電力做的功等于電勢能的減少量，WAB＝EpA－EpB.


eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(電場力做正功，電勢能減少；,電場力做負功，電勢能增加.))


(3)電勢能的大?。弘姾稍谀滁c的電勢能，等于靜電力把它從該點移到零電勢能點時所做的功．


(4)零勢能點：電場中規(guī)定的電勢能為零的位置，通常把離場源電荷無窮遠處或大地處的電勢能規(guī)定為零．


eq \([再判斷])


1．只要電荷在電場中移動，電場力一定做功．(×)


2．靜電力做功雖然與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)，但與電荷移動的速度有關(guān)．(×)


3．電勢能是相對的，規(guī)定不同的零勢能點，電荷在電場中某點的電勢能不同．(√)


4．無論正、負電荷，只要電場力做正功，電荷的電勢能一定減少．(√)


eq \([后思考])


在電場中確定的兩點間移動電荷量大小相等的正、負電荷時，電場力做功與電勢能變化有何差異？


【提示】 在電場中確定的兩點間移動電荷量大小相等的正、負電荷時，靜電力做的功絕對值相等，正、負不同，電勢能的變化量絕對值相等，增減情況相反．





eq \([合作探討])


如圖1-4-1所示，甲圖中質(zhì)量為m的小球沿三種不同的路徑下落高度h；乙圖中帶電為＋q的小球在勻強電場E中沿三種不同的路徑由A點移至B點．





圖1-4-1


探討1：甲圖中小球沿三種不同的路徑下落高度h，重力做功是否相同？重力勢能變化了多少？


【提示】 重力做功相同，重力勢能減少了mgh.


探討2：乙圖中帶電小球沿三種不同的路徑由A點到B點的過程中，電場力做功相同嗎？電勢能變化了多少？


【提示】 電場力做功相同，電勢能減少了EqL.


eq \([核心點擊])


1．電場力做功正、負的判定


(1)若電場力是恒力，當(dāng)電場力方向與電荷位移方向夾角為銳角時，電場力做正功；夾角為鈍角時，電場力做負功；夾角為直角時，電場力不做功．


(2)根據(jù)電場力和瞬時速度方向的夾角判斷．此法常用于判斷曲線運動中變化電場力的做功情況．夾角是銳角時，電場力做正功；夾角是鈍角時，電場力做負功；電場力和瞬時速度方向垂直時，電場力不做功．


(3)若物體只受電場力作用，可根據(jù)動能的變化情況判斷．根據(jù)動能定理，若物體的動能增加，則電場力做正功；若物體的動能減少，則電場力做負功．


2．電勢能的性質(zhì)


3.判斷電勢能大小的方法


(1)做功判定法：無論是哪種電荷，只要是電場力做了正功，電荷的電勢能一定是減少的；只要是電場力做了負功(克服電場力做功)，電勢能一定是增加的．


(2)電場線法：正電荷順著電場線的方向移動，電勢能一定減少，逆著電場線的方向移動，電勢能一定增加；負電荷順著電場線的方向移動，電勢能一定增加，逆著電場線的方向移動，電勢能一定減少．


(3)電性判定法：同種電荷相距越近，電勢能越大，相距越遠，電勢能越小；異種電荷相距越近，電勢能越小，相距越遠，電勢能越大．





1．如圖1-4-2所示是以＋Q為圓心的一組同心圓(虛線)，電場中有A、B、C、D四點．現(xiàn)將一帶正電荷q的點電荷由A點沿不同的路徑移動到D點．電場力沿路徑①做功為W1，沿路徑②做功為W2，沿路徑③做功為W3，則( )


【導(dǎo)學(xué)號：34522008】





圖1-4-2





A．W2W1


D．因不知道＋q的具體數(shù)值，故無法做出判斷


【解析】 因為電場力做功只與初末位置有關(guān)，而與電荷的運動路徑無關(guān)，故沿三條路徑由A移動到D的過程中，電場力做功相等，選項B正確．


【答案】 B


2．(多選)如圖1-4-3所示，A、B是同一條電場線上的兩點，下列說法正確的是( )





圖1-4-3


A．正電荷在A點具有的電勢能大于在B點具有的電勢能


B．正電荷在B點具有的電勢能大于在A點具有的電勢能


C．負電荷在A點具有的電勢能大于在B點具有的電勢能


D．負電荷在B點具有的電勢能大于在A點具有的電勢能


【解析】 若正電荷從A運動到B，正電荷所受的電場力方向從A指向B，與位移方向相同，電場力做正功，電勢能減小，則正電荷在A點具有的電勢能大于在B點具有的電勢能．故A正確、B錯誤．若負電荷從A運動到B，負電荷所受的電場力方向從B指向A，與位移方向相反，電場力做負功，電勢能增大，則負電荷在B點具有的電勢能大于在A點具有的電勢能．故D正確、C錯誤．


【答案】 AD





有關(guān)電勢能的三個提醒


(1)電勢能的變化是通過靜電力做功實現(xiàn)的，重力勢能的變化是通過重力做功實現(xiàn)的．


(2)在同一電場中，同樣從A點到B點，移動正電荷與移動負電荷，電荷的電勢能的變化是相反的．


(3)靜電力做功和重力做功盡管有很多相似特點，但因地球產(chǎn)生的重力場只會對物體產(chǎn)生引力，而電場對其中的電荷既可產(chǎn)生引力，也可產(chǎn)生斥力，所以計算靜電力的功時要注意電荷的電性、移動的方向、電場強度的方向等．








eq \([先填空])


1．定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值．


2．定義式：φ＝Ep/q.


3．單位：國際單位制中，電勢的單位是伏特，符號是V，1 V＝1 J/C.


4．特點


(1)相對性：電場中各點電勢的高低，與所選取的零電勢的位置有關(guān)，一般情況下取無窮遠或地球為零電勢位置．


(2)標(biāo)矢性：電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負．


5．與電場線關(guān)系：沿電場線方向電勢逐漸降低．


eq \([再判斷])


1．電勢有正、負，是矢量．(×)


2．在勻強電場中沿電場線方向，電勢降低最快．(√)


3．電荷具有電勢能大的點，電勢一定高．(×)


4．正的點電荷形成的電場，離電荷近處電勢較低．(×)


eq \([后思考])


根據(jù)φ＝eq \f(Ep,q)，電勢能等于零的位置，電勢一定為零，該處場強一定是零嗎？


【提示】 電勢能為零的點是人為規(guī)定的，此處的場強不一定為零．





eq \([合作探討])


如圖1-4-4是幾個帶電體周圍的電場線分布圖





圖1-4-4


探討1：順著電場線的方向由A點到B點，電勢如何變化？


【提示】 沿著電場線的方向電勢逐漸降低，任何靜電場均是如此．


探討2：電場強度大的地方電勢一定高嗎？


【提示】 電場強度可以從電場線的疏密程度判斷，沿著電場線方向電場強度不一定減?。?br/>




eq \([核心點擊])


1．電勢的三個性質(zhì)


2.電勢能與電勢的區(qū)別與聯(lián)系





3．關(guān)于靜電場，下列說法正確的是( )


【導(dǎo)學(xué)號：34522009】


A．電勢等于零的物體一定不帶電


B．電場強度為零的點，電勢一定為零


C．同一電場線上的各點，電勢一定相等


D．負電荷沿電場線方向移動時，電勢能一定增加


【解析】 電場中某一位置的電勢是否為零與零電勢點位置的選取有關(guān)，不論物體是否帶電，也不管物體帶電多少，放在零電勢位置的所有物體，其電勢一定為零，選項A錯誤；電場強度為零的點電勢不一定為零，放在電場中的靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部場強處處為零，但靜電平衡導(dǎo)體的電勢不一定為零，選項B錯誤；沿著電場線移動電荷時，電場力做了功，電荷的電勢能發(fā)生改變，因此，移動過程中各位置的電勢也不斷變化，同一電場線上的各點，電勢一定不同，選項C錯誤；負電荷沿電場線移動時，電場力做負功，電荷的電勢能增加，選項D正確．


【答案】 D


4．(多選)如圖1-4-5甲所示，在一條電場線上有A、B兩點，若從A點由靜止釋放一電子，假設(shè)電子僅受電場力作用，電子從A點運動到B點的速度——時間圖象如圖乙所示，則( )





圖1-4-5


A．電子在A、B兩點受的電場力FAEB


C．A、B兩點的電勢φAφN


C．若電子由M點運動到Q點，電場力做正功


D．若電子由P點運動到Q點，電場力做負功


【解析】 由電子從M點分別運動到N點和P點的過程中電場力所做的負功相等可知，N、P兩點在同一等勢面上，且電場線方向為MN，故選項B正確，選項A錯誤．M點與Q點在同一等勢面上，電子由M點運動到Q點，電場力不做功，故選項C錯誤．電子由P點運動到Q點，電場力做正功，故選項D錯誤．


【答案】 B





等勢面的三點應(yīng)用


(1)利用等勢面和電場線垂直以及沿電場線電勢降低的特點可判斷電場線的方向．


(2)利用等勢面的密集程度也可以比較場強大小，密大疏小．


(3)在等勢面上移動電荷時，或者帶電粒子從一個等勢面運動到另一個等勢面又返回到這個等勢面上時，電場力均不做功．


學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
知 識 脈 絡(luò)
1.知道靜電力做功與路徑無關(guān)．


2．理解靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系，理解電勢能的概念，認識電勢能的相對性．(難點)


3．知道電勢的定義方法和定義式、單位．(重點)


4．知道等勢面的定義，知道電場線一定垂直于等勢面.
靜 電 力 做 功 的 特 點 電 勢 能
性質(zhì)
理解
系統(tǒng)性
電勢能是由電場和電荷共同決定的，是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
相對性
電勢能是相對的，其大小與選定的電勢能為零的參考點有關(guān)．確定電荷的電勢能，首先應(yīng)確定參考點
標(biāo)矢性
電勢能是標(biāo)量，有正負但沒有方向
電 勢
特點
理解
相對性
電勢是相對的，電場中某點的電勢高低與電勢零點的選取有關(guān)．通常將離場源電荷無窮遠處，或地球表面選為電勢零點
固有性
電場中某點的電勢大小是由電場本身的性質(zhì)決定的，與在該點是否放有電荷及所放電荷的電荷量和電勢能均無關(guān)
標(biāo)量性
電勢是只有大小、沒有方向的物理量，在規(guī)定了電勢零點后，電場中各點的電勢可能是正值，也可能是負值．正值表示該點的電勢高于零電勢；負值表示該點的電勢低于零電勢．顯然，電勢的正負只表示大小，不表示方向
電勢φ
電勢能Ep
物理意義
反映電場的能的性質(zhì)的物理量
反映電荷在電場中某點所具有的能量
相關(guān)因素
電場中某一點的電勢φ的大小，只跟電場本身有關(guān)，跟點電荷q無關(guān)
電勢能的大小是由點電荷q和該點電勢φ共同決定的
大小
電勢沿電場線逐漸降低，規(guī)定零電勢點后，某點的電勢高于零，則為正值；某點的電勢低于零，則為負值
正點電荷(＋q)：電勢能的正負跟電勢的正負相同；負點電荷(－q)：電勢能的正負跟電勢的正負相反
單位
伏特V
焦耳J
聯(lián)系
φ＝eq \f(Ep,q)或Ep＝qφ，二者均是標(biāo)量
等 勢 面

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