[學(xué)習目標]


1.知道靜電力做功的特點，掌握靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系.[gkstk]


2.理解電勢能、電勢的概念，能根據(jù)電場線判斷電勢高低.


3.知道什么是等勢面，并能理解等勢面的特點．


任務(wù)一：完成下列兩個問題，總結(jié)并寫出靜電力做功特點。


1．如圖1所示，試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中，沿直線從A移動到B，靜電力做的功為多少？若q沿折線AMB從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？





圖1


答案 靜電力F＝qE，靜電力與位移夾角為θ，靜電力對試探電荷q做的功W＝F·|AB|cs θ＝qE·|AM|.在線段AM上靜電力做的功W1＝qE·|AM|，在線段MB上靜電力做的功W2＝0，總功W＝W1＋W2＝qE·|AM|.


2．若q沿任意曲線從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？由此可得出什么結(jié)論．


答案 W＝qE·|AM|.電荷在勻強電場中從不同路徑由A運動到B，靜電力做功相同．說明靜電力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān)．


總結(jié)靜電力做功的特點


1．靜電力做功的特點：靜電力對某電荷所做的功，與該電荷的電荷量有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)，與電場是否是勻強電場也無關(guān)．


2．靜電力做功與重力做功相似，只要初、末位置確定了，移動電荷q做的功就是確定值．


任務(wù)二：仔細閱讀課本，完成下列問題。


類比重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，靜電力做正功，電勢能如何變化？靜電力做負功，電勢能如何變化？靜電力做功與電勢能變化有怎樣的數(shù)量關(guān)系？


答案 靜電力做正功，電勢能減少；靜電力做負功，電勢能增加．


靜電力做功的值等于電勢能的變化量，即：WAB＝EpA－EpB.


總結(jié)電勢能特點：


1．電勢能：由于移動電荷時靜電力做的功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能，可用Ep表示．


2．電場力做功是電勢能變化的量度，用公式表示為WAB＝EpA－EpB，即電場力做正功，電荷的電勢能減少，電場力做負功，電荷的電勢能增加．


3．電荷在某點的電勢能，等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力做的功．


4．電勢能具有相對性．


電勢能零點的規(guī)定：通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零．


當正電荷順著電場線運動時，靜電力做什么功？電勢能是增加還是減少？當負電荷順著電場線運動時，靜電力做什么功？電勢能是增加還是減少？


答案 正電荷順著電場線運動時，靜電力做正功，電勢能減少．負電荷順著電場線運動時，靜電力做負功，電勢能增加．


任務(wù)三：閱讀課本，完成下列問題。


1.如圖2所示的勻強電場，場強為E，取O點為零勢能點，A點距O點為l，AO連線與電場線的夾角為θ.電荷量分別為q和2q的試探電荷在A點的電勢能為多少？電勢能與電荷量的比值各是多少？





圖2


答案 由EpA－EpO＝WAO＝Eqlcs θ，知電荷量為q和2q的試探電荷在A點的電勢能分別為Eqlcs θ、2Eqlcs θ；電勢能與電荷量的比值相同，都為Elcs θ.


總結(jié)提高：


1．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．如果用φ表示電勢，用Ep表示電荷q的電勢能，則φ＝eq \f(Ep,q)，單位為伏特，符號為V.


2．電勢的標量性：電勢是標量，只有大小，沒有方向，但有正負之分，電勢為正表示比零電勢高，電勢為負表示比零電勢低．


3．電勢的相對性：零電勢點的選取原則：一般選大地或無限遠處為零電勢點，只有選取了零電勢點才能確定某點的電勢大?。?br/>

4．電勢是描述電場性質(zhì)的物理量，決定于電場本身，與試探電荷無關(guān)．


5．判斷電勢高低的方法：


(1)利用電場線：沿著電場線方向電勢逐漸降低(此為主要方法)；


(2)利用公式φ＝eq \f(Ep,q)判斷，即在正電荷的電勢能越大處，電勢越高，負電荷電勢能越大處，電勢越低．


任務(wù)四：閱讀課本，完成下列問題。


1．類比地圖上的等高線，簡述什么是等勢面？


答案 電場中電勢相等的點構(gòu)成的面．


2．為什么等勢面一定跟電場線垂直？


答案 在同一等勢面上移動電荷時，電勢能不變，所以電場力不做功，即電場力方向與等勢面垂直，如果不垂直，電場強度就有一個沿著等勢面的分量，在等勢面上移動電荷時靜電力就要做功，所以等勢面一定跟電場線垂直．


總結(jié)提高：


1．電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫等勢面．


2．等勢面的特點：


(1)在同一等勢面上移動電荷時，靜電力不做功．


(2)電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面．[.Cm]


(3)等勢面密的地方，電場強度較強；等勢面疏的地方，電場強度較弱．


(4)任意兩個等勢面不相交．


[延伸思考] 請大致畫出點電荷、等量異號點電荷、等量同號點電荷和勻強電場的等勢面．簡述它們的特點？


答案








(1)點電荷的等勢面：點電荷的等勢面是以點電荷為球心的一簇球面．


(2)等量異號點電荷的等勢面：等量異號點電荷的連線上，從正電荷到負電荷電勢越來越低，中垂線是一等勢線．


(3)等量同號點電荷的等勢面：等量正點電荷連線的中點電勢最低，中垂線上該點的電勢最高，從中點沿中垂線向兩側(cè)，電勢越來越低．連線上和中垂線上關(guān)于中點的對稱點等勢．等量負點電荷連線的中點電勢最高，中垂線上該點的電勢最低．從中點沿中垂線向兩側(cè)，電勢越來越高，連線上和中垂線上關(guān)于中點的對稱點等勢．


(4)勻強電場的等勢面：勻強電場的等勢面是垂直于電場線的一簇平行等間距的平面．


說明：等勢面密集處電場線也密集．任意兩個等勢面不會相交．


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4 電勢能和電勢

版本： 人教版 (新課標)

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