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1、电势能电势电势差（）教学目标：1、掌握电场强度与电势的关系2、掌握等势面的特点3、理解电势差的概念及其定义式，会根据电荷在电场中移动时电场力所做的功计算电势差，会根据电势差计算电荷q在电场中移动时电场力所做的功。4、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系，并且能够推导出这个关系式，会用这个关系式计算。5、了解静电屏蔽教学重点：匀强电场中电势差与电场强度的关系，并且能够推导出这个关系式，会用这个关系式计算。教学难点：带电粒子在电场中的运动教学过程：一、知识点回顾1、电场强度数值与电势数值有无直接关系？（举例：静电平衡下的导体是个等势体，但内部场强为0）(1)场强是反映电场力的性质，电势是反映电场能
2、的性质，它们都是由比值定义的物理量，因而它们都是由电场本身确定的，与该点放不放电荷无关 (2)电场强度是矢量，电场确定后，各点的场强大小和方向都惟一地确定了(即各点场强大小有确定的值)，电势是标量，是相对量电场确定后，各点电势的数值还可随零电势点的不同而改变2、静电屏蔽（1）处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零（2）导体是一个等势体，表面是一个等势面（3）导体表面任意一点的场强与导体表面垂直（4）带电导体的净电荷只分布在外表面（5）利用静电平衡的空壳导体（金属网罩）能把外电场遮住使内部不受外电场的影响叫做静电屏蔽。3、匀强电场中电势差与场强的关系。在匀强电场中，沿着电场线的方向的两点的电势差
3、U等于场强E和这两点间距离d的乘积。即，式中的d是这两点沿场强方向的距离。（2）对匀强电场中任意两点的电势差，均可用进行计算。此时式中的d应是这两点沿场强方向的距离的投影。(3)在匀强电场中，相互平行的直线（或同一直线）上，距离相等的两点间电势差相等。二、典型应用（一）、电势差、电势的计算推荐精选例1. 有一带电量q=的点电荷，从电场中的A点移动到B点时，克服电场力做功，从B 点移到C点电场力做功。问：（1）AB、BC、CA间的电势差各为多少？（2）A、C两点哪一点的电势高？（3）如以B点的电势为零，则A、C两点的电势各为多少？解析：解法（一）先求绝对值再判断正负，其中，Q、W、q都为绝对值（
4、1）A、B两点的电势差因负电荷从A移到B克服电场力做功，必是从高电势到低电势，即>，=200V。B、C两点的电势差因负电荷从B移到C电场力做正功，必是从低电势到高电势，< ，=300V。C、A两点的电势（2）因所以>，即C点的电势高。解法（二）直接代入数值法以下解法相同（3）若=0，=。由得方法总结：（1）由公式计算电势差有两种处理方法：绝对值带入法；“+、”号带入法。（2）判断电势高低的方法有两种：沿电场线的方向电势降低；由的正负判断。推荐精选（3）规定了电势零点，计算电势实质是计算该点与零电势点的电势差。（4）计算电势差要注意下标的排列顺序。（二）、电场力做功的计算例2.
5、 如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m，带电荷量为q的有孔小球从杆上A点无初速下滑，已知q<<Q，AB=h，小球滑到B点时的速度大小为。求（1）小球由A到B的过程中电场力做的功；（2）AC两点的电势差。解析：（1）小球由A到B的过程中，重力做正功，又由正点电荷的电场分布及方向可知，电场力对其做正功。小球由静止下滑，由动能定律得：（2）由图可知，B、C在同一等势面上，所以A、C两点的电势差等于A、B两点的电势差。由动能定理有：方法总结：计算电场力做功的方法：（1）由功的公式W=Fscos计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W=qEd，式
6、中d为电荷的始末位置在电场方向的位移。（2）由公式来计算，此公式适用于任何电场。（3）由电场力做功与电势能的改变来计算。（4）由动能定理来计算。变式：. （2003年全国理综）图中虚线为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为8eV时，它的动能应为（ ）A、8 eV B、13 eV C、20 eV D、34 eV推荐精选命题意图：本题考查了等势面、电势差、电场力做功、电势能、能量守恒等知识，考查考生的判断推理综合分析的能力。解析
7、：设相邻两个等势面之间的电势差大小为U，正电荷从a运动到b，动能减少，电场力做负功，可知a点的电势高于b点，则。设正电荷的电荷量为q，则正电荷在a点、b点的电势能，设动能分别为、，根据能量守恒定律。代入数据得。设点电荷运动到c点时，其动能、电势能分别为、由能量守恒定律。 代入数据。答案：C变式：在水平方向的匀强电场中，一条不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为的带电小球，另一端固定于点，把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速释放。已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为，如图所示，求小球经过最低点时细线对小球的拉力。解析：设细线长为，小球的电荷量为q，场强为E，若电荷量为正，场
8、强向右，反之向左。从释放点到左侧最高点，重力势能的减少等于电势能的增加。若小球运动到最低点的速度为v，此时线的拉力为F，由动能定理有由牛顿第二定律有由以上各式得推荐精选答案：（三）、带电粒子的运动轨迹的分析例3. 一带电粒子（不计重力）在正点电荷形成的电场中的运动轨迹如图中abcd曲线所示，则A、粒子带正电B、粒子在c点的电势能比在a点的大C、粒子在d点的动能比在b点的大D、由a到d电场力做的功为正功解析：带电粒子所受的电场力（合力）的方向应指向轨迹的凹侧，由运动轨迹可以确定带电粒子受到的电场力为斥力，故粒子带正电，A正确；由a到c电场力的方向与运动方向的夹角为钝角，故电场力做负功，则电势能增
9、加，故B正确：d点与b点在同一等势面上，故电场力不做功，根据动能定理有动能不变，故C错；由a到d，由正点电荷的电场可知ab的电势差为负值，粒子带正电，故电场力做的功为负功，D错。正确答案：AB 方法总结：解决这类问题的基本思路是：（1）由轨迹确定力的方向，结合场强或等势面，由力的方向确定粒子的带电情况。（2）结合轨迹，由力和位移的方向确定功的正负。（3）由电场力做功的正负，判断电势能的变化。（4）动能的讨论结合动能定理或能量守恒。（四）、等势面和电场线的关系例4. 如图所示，A、B、C、D是匀强电场中的一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为=15V、，由此可得D点的电势是 。试画出
10、经过C点的电场线。解析：方法（一）计算法推荐精选因为ABCD是匀强电场中一正方形的四个顶点，又因为在匀强电场中，若方向一定的两点间的电势差与两点间的距离成正比，可得 ，所以=12V，可知。方法（二）作图法由题意A、C间的电势差为18V，连接AC，并将AC线段等分成三等分，如图所示，则可以找到B点的等势点，过D点作其平行线则电势必为9V。过C点作等势线的垂线，即为电场线。方法总结：本题考查匀强电场的特点及U=Ed的应用，有多种解法。（1）利用scos（2）找出点的等势面的电势，然后利用电场线与等势面的关系画出电场线（3）由公式d可知匀强电场中，平行直线上的相同距离的电势差相等（4）电场线总是与等
11、势面垂直，并且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。（五）、静电屏蔽例5. 真空中把原来不带电的绝缘导体AB向带负电的金属小球P缓慢靠近（不相碰）。下列说法正确的是（ ）A、端的感应电荷越来越多B、导体内部的场强越来越大C、导体的感应电荷在点的场强恒大于在点的场强D、导体上的点的电势高于点的电势解析：不带电的绝缘导体AB向带负电的金属小球P缓慢靠近时，导体中的电荷受到外电场力变大，使电荷不断的移动，AB两端的感应电荷越来越多，A正确；由于导体缓慢移动，导体AB总处于静电平衡状态，其内部场强处处为0，B错；导体内部场强处处为0，即外部电场与感应电荷的附加电场大小相等，方向相反，因M点离电荷P近，故感应电荷的电场场强点大于N点，C正确；静电平衡状态的导体是一个等势体，MN点电势相等，D错。答案：AC方法总结：会运用电场的相关知识，理解静电平衡状态的导体的特点。三、课堂小结：电场力做功的三个公式、电场强度的三个公式及电势能的计算四、布置作业：课时作业五、教学后记： （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 推荐精选