第2节 电势与等势面
第2节电势与等势面
核
心
素
养
物理观念科学思维
1.了解电势的含义，知道其定义式、单位。
2.理解等势面的概念，知道电场线一定垂直等
势面，了解几种典型电场的等势面的分布。
通过电势的定义，了解类比
推理的方法，能在熟悉的情
境中运用等势线模型解决
问题。
知识点一电势
[观图助学]
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。
2.公式：φ＝
E p
q。
3.单位：伏特，符号是V。
4.特点
(1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势点的位置有关。
(2)标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负。
5.与电场线的关系：沿电场线方向电势逐渐降低。
[思考判断]
(1)电场线密集处场强大，电势高。(×)
(2)某点的电势为零，电荷在该点的电势能一定为零。(√)
(3)某一点的电势为零，其场强一定为零。(×)
知识点二等势面
[观图助学]
类比左右两图共同点有哪些？
1.定义：电场中电势相同的各点构成的面。
2.等势面的特点
(1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功(选填“做功”或“不做功”)。
(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。
(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(4)两不同等势面不相交。
[思考判断]
(1)电荷在等势面上移动时，由于不受电场力的作用，所以电场力不做功。(×)
(2)点电荷的电场中，在同一等势面上各点的场强大小相等。(√)
(3)等势面是实际存在的面。(×)
(4)电场线一定垂直于等势面。(√)
比较高低要选择一个参考，即高低有相对性
。
“无穷远”
在静电问题中，如果离场源电荷已经很远，以至于试探电荷已不能探测到电场了，这点就可以看作“无穷远”
电势沿电场线方向降低最快如下图
点电荷的等势面是以点电荷为中心的球面，如图为平面图。
等势面也是描述电场的工具，与电场线一样，均是假想出来的。
核心要点电势
[观察探究]
如图所示的匀强电场，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点为L，AO 连线与电场强度反方向的夹角为θ。
(1)电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能为多少？
(2)电势能与电荷量的比值是否相同？
(3)电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？
[探究归纳]
1.电势和电势能具有相对性，与零电势点的选择有关。
2.φ＝E p
q是电势的定义式。电场中某点处φ的大小是由电场本身决定的，与在该点
处是否放入试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关。
3.由φ＝E p
q求电势时，可将各物理量的“＋”“－”直接代入计算，这样更方便。
4.定义式φ＝E p
q是比值定义式，因此不能认为φ∝E p，φ∝
1
q。
[试题案例]
[例1] 将一个正电荷从无穷远移入电场中的M 点，电势能减少8.0×10－9 J ；若将另一个等量的负电荷从无穷远移入电场中的N 点，电场力做负功为9.0×10－9 J ，则下列选项正确的是( )
A.φM <φN <0
B.φM >φN >0
C.φN <φM <0
D.φN >φM >0
解析 正电荷从无穷远移入电场中M 点，电势能减少8.0×10－9 J ，则E p M ＝－
8.0×10－9 J ，根据φ＝E p q
得φM ＝－8.0×10－9 J q <0。负电荷从无穷远移入电场中的
N 点，电场力做负功为9.0×10－9 J ，电势能增加，则E p N ＝9.0×10－9 J 。根据φ
＝E p q 得φN ＝9.0×10－9 J －q
<0，即φN <φM <0，选项C 正确。
答案 C
方法总结 电势高低的判断方法
判断角度
判断方法 依据电场线方向 顺着电场线的方向电势越来越低
依据静电力做功 在两点间移动正电荷，如果静电力做正功，则电势降低；如
果静电力做负功，则电势升高。在两点间移动负电荷，如果
静电力做正功，则电势升高；如果静电力做负功，则电势降
低
依据场源电荷的
正负
取无限远处电势为0，正(负)电荷周围电势为正(负)，靠近正(负)电荷处电势高(低) 依据电势能的大
小 正电荷在电势较高处电势能较大，负电荷在电势较低处电势能较大
A.电势关系为φA>φB，电场强度大小关系为E A>E B
B.电势关系为φA<φB，电场强度大小关系为E A C.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增大 D.将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能关系为E p A 答案 D 核心要点等势面 [观察探究] 如图所示是某电场的电场线和等势面，请问： 1.图中实线表示什么？虚线表示什么？ 2.A、B、C中哪点电势高？ 3.A、B、C中哪点场强大？ [探究归纳] 等势面的应用 (1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低。 (2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。 (3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布。 (4)由等差等势面的疏密，可以定性地比较其中两点场强的大小。 [试题案例] [例2](多选)如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B 两点，则() A.A、B两点的电场强度方向与x轴同向 B.A、B两点的电场强度方向与x轴反向 C.A点的电场强度E A大于B点的电场强度E B D.A点的电场强度E A小于B点的电场强度E B 解析由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线的分布，如图所示。 则可知A、B两点处的场强方向与x轴同向。由电场线的疏密可知，A点处的电场强度E A小于B点处的电场强度E B，所以A、D正确，B、C错误。 答案AD 方法总结等势面和电场线的应用 (1)已知等势面的情况，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电势降低”的方向确定电场线方向。 (2)已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。 [针对训练2]下列关于等势面的说法正确的是() A.电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功 B.在同一个等势面上各点的场强大小相等 C.两个不等电势的等势面可能相交 D.若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小 解析等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A错误；等势面上各点场强大小不一定相等，不等电势的等势面不可能相交，B、C错误；等差等势面的疏密反映场强的大小，D正确。 答案 D 1.(对电势的理解)(多选)关于电势，下列说法正确的是() A.电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，电场力所做的功 B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关 C.由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低 D.电势是描述电场能的性质的物理量 解析由电势的定义可知选项A正确；由于电势是相对的，电势的数值与零电势点的选取有关，故选项B正确；虽然电势是相对的，但两点的电势的高低是绝对的，选项C错误；电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故选项D正确。 答案ABD 2.(电势高低的判断)关于静电场，下列说法正确的是() A.负电荷沿电场线方向移动时，电势能增加 B.负电荷沿电场线方向移动时，电势能减少 C.电场强度大的位置电势一定高，电场强度小的位置电势一定低 D.电场强度为零的点，电势一定为零 解析负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加，由φ＝E p q 可知 电势降低，故A正确，B错误；电场强度与电势没有直接的关系，则电场强度大 的位置电势不一定高，电场强度小的位置电势不一定低，电场强度为零的点，电势可能为零，也可能不为零，故C、D错误。 答案 A 3.(等势面的理解及应用)(多选)位于A、B处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内的电势分布如图所示，图中实线表示等差等势线，则() A.a点和b点的电场强度相同 B.正电荷从c点移到d点，静电力做正功 C.负电荷从a点移到c点，静电力做正功 D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点电势能先减小后增大 解析a点的等势面比b点的稀疏，故a点的电场强度比b点的小，选项A错误；c点电势低于d点电势，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，静电力做负功，选项B错误；a点电势低于c点电势，从a点到c点，把负电荷移向高电势处，静电力做正功，选项C正确；从e点到f点，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，静电力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，选项D正确。 答案CD 4.(等势面的理解和应用)一个带电粒子在匀强电场中运动的轨迹如图中曲线AB所示，平行的虚线a、b、c、d表示该电场中的四个等势面。不计粒子重力，下列说法中正确的是() A.该粒子一定带正电 B.四个等势面中a等势面的电势一定最低 C.该粒子由A到B过程中动能一定逐渐减小 D.该粒子由A到B过程中电势能一定逐渐减小 解析电场线与等势面垂直，所以电场线沿竖直方向，从粒子运动轨迹可知，电场力竖直向上。不知φ的高低无法确定电场线方向，也无法确定电性，故A、B 错误；由A到B，据F电与v的夹角为锐角，确定电场力F做正功，粒子动能增大，电势能减小，故C错误，D正确。 答案 D 基础过关 1.关于静电场中某点电势的正、负，以下说法中正确的是() A.电势的正、负取决于把电荷从零电势点移动到该点的过程中电场力所做功的正、负 B.电势的正、负取决于场源电荷的正、负，若该点处在正电荷周围的静电场中，其电势一定为正，与零电势点的选取无关 C.电势的正、负取决于零电势点的选取，负电荷形成的电场中某点的电势也可能为正 D.电势的正、负取决于该点所放电荷的正、负 解析对于某一确定的静电场而言，其中各点电势的高低分布是确定的，与该点放不放电荷，所放电荷的电性及电荷量均无关，故选项A、D错误；由于电势具有相对性，电场中某一点电势的正、负与零电势点的选取有关，故选项B错误，C正确。 答案 C 2.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 E A、E B和φA、φB表示，则() A.E A>E B，φA>φB B.E A>E B，φA<φB C.E A D.E A 解析根据电场线越密的地方电场强度越大，可知E A 答案 D 3.(多选)如图所示，实线为等量异种点电荷周围的电场线，虚线为以一点电荷为中心的圆，M点是两点电荷连线的中点。若将一正试探电荷从虚线上N点移动到M 点，则() A.正试探电荷所受电场力大小不变 B.正试探电荷所受电场力逐渐增大 C.正试探电荷的电势能逐渐减小 D.正试探电荷的电势能保持不变 解析由电场线分布情况可知，电场线N处比M处疏，则N处电场强度小，由电场力公式可知，正点电荷从N点移到M点电场力逐渐增大，故A错误，B正确；根据顺着电场线方向电势降低，由于正电荷与M间场强较大，由U＝Ed可知正电荷与M间的电势差较大，所以从N到M，电势逐渐降低，故C正确，D 错误。 答案BC 4.如图所示，P、Q是带等量正电荷的点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中 垂线上的两点，OA A.E A一定大于E B，φA一定大于φB B.E A不一定大于E B，φA一定大于φB C.E A一定大于E B，φA不一定大于φB D.E A不一定大于E B，φA不一定大于φB 解析P、Q所在空间中各点的电场强度和电势由这两个点电荷共同决定，电场强度是矢量，P、Q两点电荷在O点的电场强度矢量和为零，在无限远处的电场强度矢量和也为零，从O点沿PQ的垂直平分线向远处移动，电场强度先增大，后减小，所以E A不一定大于E B。电势是标量，由等量同号电荷的电场线分布图可知，从O点向远处，电势是一直降低的，故φA一定大于φB。故B正确。 答案 B 5.(多选)如图所示，虚线a、b、c代表静电场中的三个等势面，一带正电的粒子的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，电场力做负功，电势能增加 B.粒子从L到M的过程中，电场力做负功，电势能增加 C.φa>φb>φc D.φa<φb<φc 解析由等势面的分布规律可知，该电场为点电荷的电场。由运动轨迹可知，运动的正电荷跟场源电荷是相互排斥的，所以场源电荷是正电荷。根据电场线与等势面垂直，电场的分布是呈发散状向外辐射的，正电荷从K到L受电场力的方向 背离圆心，与移动方向夹角为钝角，电场力做负功，电荷的电势能增加，A 正确；从L 到M ，可看成从跟轨迹有交点的同一等势面的点到M ，受到的电场力与移动方向夹角为锐角，电场力做正功，电荷的电势能减少，B 错误；根据沿电场线的方向电势降低，可知C 错误，D 正确。 答案 AD 6.如果把电荷量q ＝1.0×10－8 C 的正电荷从无穷远移至电场中的A 点，需要克服电场力做功W ＝1.2×10－4 J ，那么： (1)q 在A 点的电势能和A 点的电势各是多少 ? (2)q 移入电场前A 点的电势是多少？ 解析 (1)W ∞→A ＝0－E p A ＝－W ， 则E p A ＝W ＝1.2×10－4 J 。 φA ＝E p A q ＝1.2×10－41.0×10－ 8 V ＝1.2×104 V 。 (2)A 点的电势由电场本身决定，与A 点是否有电荷无关，所以，q 移入电场前，A 点的电势仍为1.2×104 V 。 答案 (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V 能力提升 7.如图所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB 运动，从B 点穿出电场，a 、b 、c 、d 为该电场中的等差等势面，这些等势面都是等间距、互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则( ) A.该粒子一定带负电 B.此电场不一定是匀强电场 C.该电场的电场线方向一定水平向左 D.粒子在电场运动过程中动能不断减小 解析由于不能确定电场线方向，故不能确定带电粒子的电性，选项A、C错误；等差等势面等间距、互相平行，故一定是匀强电场，选项B错误；粒子所受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线和等势面垂直，由此可确定电场力水平向右，一定做负功，故动能不断减小，选项D正确。 答案 D 8.(多选)如图甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是电场线上的两点。将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v－t图线如图乙所示。设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为E a、E b，粒子在a、b两点的电势能分别为E p a、E p b，不计重力，则有() A.φa>φb B.E a>E b C.E a D.E p a>E p b 解析由题意可知，粒子只受电场力，则其动能和电势能之和保持不变，而由v －t图线可知粒子从a运动到b的过程中速度逐渐增大，动能增大，所以其电势能逐渐减小，又由于粒子带负电，所以电势是逐渐升高的，A错误，D正确；由于v－t图线的斜率是逐渐减小的，加速度逐渐减小，因此电场力逐渐减小，电场强度逐渐减小，B正确，C错误。 答案BD 9.如图所示为某示波管的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线。两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为W a和W b，a、b 点的电场强度大小分别为E a和E b，则() A.W a＝W b，E a>E b B.W a≠W b，E a>E b C.W a＝W b，E a D.W a≠W b，E a 解析电场线的疏密可表示电场强度的大小，a点处的电场线比b点处的密集，可知E a>E b，选项C、D错误；a、b两点处于同一等势面上，电子从a、b两点运动到c点，电场力做的功相等，与路径无关，选项A正确，B错误。 答案 A 10.某电场的电场线分布如图所示，电场中有A、B、C三点，且AB＝BC，则下列关系中正确的是() A.电场强度大小关系为E A＝E C>E B B.电势φA＝φC>φB C.将一带负电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做负功再做正功 D.将一带正电粒子由A经B移至C点过程中，电势能先增大再减小 解析由电场线分布可知E A＝E C 答案 D 11. 如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点。现有一质量为m、电荷量为－q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为2gR。求： (1)小球滑至C 点时的速度大小； (2)若以C 点作为参考点(零电势点)，试确定A 点的电势。 解析 (1)因为B 、C 两点电势相等，故小球从B 到C 的过程中电场力做的总功为零， 由几何关系可得BC 的竖直高度h BC ＝3R 2， 根据动能定理有mg ·3R 2＝m v 2C 2－m v 2B 2， 解得v C ＝7gR 。 (2)小球从A 到C ，重力做正功，由动能定理有 mg ·3R ＋W 电＝12m v 2C ， 得W 电＝12mgR ，电场力做正功，电势能减小。 又因为C 点为零电势点，所以电荷－q 在A 点的电势能 E p A ＝W 电＝12mgR ， 则φA ＝E p A －q ＝－mgR 2q 。 答案 (1)7gR (2)－mgR 2q 知识整合与阶段检测 专题一电场力做功与能量转化分析 处理带电粒子的功能关系的方法有三个： 1．只有电场力做功 只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保持不 变，它们之间的大小关系为：W电＝－ΔE电＝ΔE k。 2．只有电场力和重力做功 只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、重力 势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为：W电＋W G＝－ (ΔE电＋ΔE重)＝ΔE k。 3．多个力做功 多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形 式能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为： W电＋W其他＝ΔE k。 [例证1]一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图2 －1所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a 点运动到b点的过程中，能量变化情况为() 图 2－1 A ．动能减小 B ．电势能增加 C ．动能和电势能总和减少 D ．重力势能和电势能之和增加 [解析] 由油滴的运动轨迹可知，油滴受到向上的电场力，必然 带负电。在从a 点到b 点的运动过程中，电场力做正功，电势能减少， 重力做负功，重力势能增加，但动能、重力势能、电势能的总和保持 不变，所以动能和电势能总和要减少，选项C 对，B 错。由运动轨迹 为曲线可知电场力F E 大于重力mg ，合力方向向上，由动能定理可知 从a 点运动到b 点，合力做正功，动能增加，选项A 、D 错误。 [答案] C 专题二 带电粒子(带电体)在电场中的运动 1．带电粒子在电场中的加速 功是能量转化的量度，若电场力与带电粒子初速度方向相同，带 电粒子做匀加速直线运动，电场力做正功，电势能的减少量全部转化 为动能的增加量；反之，若电场力与带电粒子初速度方向相反，带电 粒子做匀减速直线运动，电场力做负功，动能的减少量全部转化为电 势能的增加量。 在上述过程中，电场力做多少功，动能和电势能就变化多少。此 处可以类比重力场中重力做功与物体动能和势能的变化关系。 (1)当v 0＝0，由动能定理得qU ＝12m v 2，则v ＝2qU m ； (2)当v 0≠0，由动能定理得qU ＝12m v 2－12m v 02，则v ＝2qU ＋m v 02 m 。 高二物理电势与电势能练习题 一、电场力的功 1、特点:电场力做功与路径无关，只与初末位置有关。 2、计算方法（1）由公式W = qEd （d 为电荷初末位置在电场方向上的位移） （2）由公式AB AB W qU = （AB U 为电荷初末位置A →B 间电势差,注意下标的使用） （3）由电场力做功和电势能的变化的关系：(.AB PA PB PA PB W E E E E =-分别是电荷电场中A 、B 两点的电势能） （4）由动能定理：K E W W ?=+其他力电场力 二、电势能 1.电势能：电荷在电场中由其相对位置决定的能（类似重力势能） 2.电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移到零电势能点(通常选大地或无限远处)过程中电场力做的功。E PA =W A →∞ 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加；电场力不做功，电势能不变。 三、电势 １.定义：q E PA A = ? ＥPA 为试探电荷在该点Ａ的电势能，q 为电荷量，可以带符号运算。 2.单位：伏特V ，1V=1J/Ｃ 3.电势是标量，有正负，但没有方向。规定大地或无限远电势为零。 4.物理意义：描述电场能的特性，由场源电荷量和相对位置来决定，与是否放试探电荷无关。 5.电势高低判断的三种方法 (1)根据公式计算：q E PA A = ?，带符号代入运算。 (2)沿着电场线的方向电势是降低的，逆着电场线方向电势是升高的。 四、电势差 1.定义：AB A B U ??=-，与零电势点的选取无关。BA AB U U -= 2.与电场力做功的关系： AB AB W qU =（任何电场成立，可带符号运算） 3. 在匀强电场中电势差与电场强度的关系： (1)电场强度等于沿电场线单位距离上的电势差 (2)公式Ｅ＝U/d ，U 是指两点间的电势差，d 是指这两点间沿电场线方向的距离，或者相邻等 电势能和电势(电势 等势面) 1．关于电场中场强和电势的关系，下列说法哪些是正确的（ ） A ．场强相同处，电势也一定相同；电势相同处，场强也一定相同 B ．场强相同处，电势不一定相同；电势相同处，场强也不一定相同 C ．电场中场强为零的区域电势处处相同 D ．电场中电势相同的位置，场强一定为零 2．下列关于电势高低的判断，哪些是正确的（ ） A ．正电荷从A 移到 B 时，其电势能增加，A 点电势一定较低 B ．正电荷只在电场力作用下从A 移到B ，A 点电势一定较高 C ．负电荷从A 移到B 时，外力作正功，A 点电势一定较高 D ．负电荷从A 移到B 时，电势能增加，A 点电势一定较低 3．关于等势面的说法，下列哪些说法是正确的（ ） A ．等势面和电场线处处垂直 B ．同一等势面上的点场强大小必定处处相等 C ．电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向 D ．电荷从电场中一点移到另一点，电场力不做功，电荷必在同一等势面上移动 4．如图1-4-12所示，A 、B 两点放有电量为+Q 和+2Q 的点电荷，A 、B 、C 、D 四点在同一直线上，且AC =CD =DB ，将一正电荷从C 点沿直线移到D 点，则（ ） A ．电场力一直做正功 B ．电场力先做正功再做负功 C ．电场力一直做负功 D ．电场力先做负功再做正功 5.下列说法中，正确的是( ) A.沿着电场线的方向场强一定越来越弱 B.沿着电场线的方向电势一定越来越低 C.匀强电场中，各点的场强一定大小相等，方向相同 D.匀强电场中，各点的电势一定相等 6.如图4-1-13所示为负点电荷电场中的一条电场线，a 、b 为电场线上的两点.设a 、b 两点的场强大小分别为E a 、E b 、a 、b 两点的电势分别为φa 、φb ，则下列说法中正确的是( ) A.E a >E b ，φa >φ b B.E a 高中物理选修3-1电势能和电势知识点总结 一、电势差：电势差等于电场中两点电势的差值。电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。 (1)计算式 (2)单位：伏特(V) (3)电势差是标量。其正负表示大小。 二、电场力的功 电场力做功的特点： 电场力做功与重力做功一样，只与始末位置有关，与路径无关。 注意：系统性、相对性 2.电势能的变化与电场力做功的关系 (1)电荷在电场中具有电势能。 (2)电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小。 (3)电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大。 (4)电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。 (5)电势能是相对的，与零电势能面有关(通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。) (6)电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。 (7)电势能是标量。 3.电势能大小的确定 电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。 三、电势 电势：置于电场中某点的试探电荷具有的电势能与其电量的比叫做该点的电势。是描述电场的能的性质的物理量。其大小与试探电荷的正负及电量q均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质。 单位：伏特(V)标量 1.电势的相对性：某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。 2.电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。 3.电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.) 4.计算时EP,q,都带正负号。 5.顺着电场线的方向，电势越来越低。 6.与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.) 三、等势面 1.等势面：电场中电势相等的各点构成的面。 2.等势面的特点 ①等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面的两点间移动电荷，电场力不做功; ②电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交; ③等差等势面越密的地方电场强度越大。 高二物理上——电势能和电势 1．下列关于电场性质的说法，正确的是( ) A．电场强度大的地方，电场线一定密，电势也一定高 B．电场强度大的地方，电场线一定密，但电势不一定高 C电场强度为零的地方，电势一定为零D．电势为零的地方，电场强度一定为零 2．如图4－1所示，A、B是同一条电场线上的两点，下列说法正确的是( ) A．正电荷在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能 B．正电荷在B点具有的电势能大于在A点具有的电势能 C．负电荷在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能 D．负电荷在B点具有的电势能大于在A点具有的电势能 3．如图4－2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( ) 图4－2 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4．如图4－3所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，下列说法正确的是( ) 图4－3 A．若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做正功，电势能减小 B．若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做负功，电势能增大 C．若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做负功，电势能增大 D．若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功，电势能不变 5．如图4－4所示，图中实线表示一匀强电场的电场线，一带负电荷的粒子射入电场，虚线是它的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若粒子所受重力不计，那么正确的判断是() 图4－4 A．电场线方向向下B．粒子一定从a点运动到b点 C．a点电势比b点电势高D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能 高中物理课堂教学教案年月日 课题§2.2电势和等势面课型1课时 （一）教学目标知识与技能 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。 2、明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 3、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。 （二）过程与方法 通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 （三）情感态度与价值观 尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价 值观。 教学重点、难点重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 教学方法探究、讲授、讨论、练习 教学手段多媒体课件 教学活动 教学过程： （一）引入（通过练习复习前面相关知识） 在场强为E的匀强电场中，有A、B点且A、B两点的 距离为d，现有不同的电荷放在A点，求它们在A点 的电势能，并填入下列表中。（选B点为零电势能点 电荷q q1=2C q2=3C q3=-6C A点的 电势能E P E P/q 二新课教学： 1、电势---表征电场性质的重要物理量度 通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。E ··A B （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。用?表示。 标量，只有大小，没有方向，但有正负。 （2）公式：q E p =?（与试探电荷无关） （3）单位：伏特（V ） （4）电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降低的方向） （5）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择．（大地或无穷远默认为零） 例1. 试探电荷q 1放在电场中的A 点,电势能为E （规定无限远处电势能为零），A 点的电势为________,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A 点,A 点的电势为___________（仍规定无限远处电势能为零）。 （6）沿着电场线方向,电势将变化 B A ??> 沿电场线方向电势降低 二、等势面 ⑴定义：电场中电势相等的点构成的面 ⑵等势面的性质： ①在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功 ②电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 ③等势面越密，电场强度越大 ④等势面不相交，不相切 ⑶等势面的用途：由等势面描绘电场线。 ⑷几种电场的电场线及等势面 注意：①等量同种电荷连线和中线上 E · A B · · A B · E 电势、电势差、等势面、电场强度与电势的关系测试题 A 卷 （满分：100分 时间：45分钟） 一、选择题 1．从电势差定义式q W U 可以看出 （ ） A ．电场中两点间的电势差与电场力做的功W 成正比，与移送的电量q 成反比 B ．电场力在电场中两点间移动的电荷越多，电场力做的功越大 C ．将1 库的负电荷从一点移到另一点电场做了1焦的功，这两点间的电势差的大小是1伏 D ．两点间的电势差，等于把正点电荷从一点移到另一点电场力做的功 2．如图1所示，a 、b 为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是 （ ） A ．把正电荷从a 移到b ，电场力做正功，电荷的电势能减少 B ．把正电荷从a 移到b ，电场力做负功，电荷的电势能增加 C ．把负电荷从a 移到b ，电场力做正功，电荷的电势能增加 D ．把负电荷从a 移到b ，电场力做负功，电荷的电势能增加 3．如图2所示，电场中a 、b 、c 三点，ab=bc ，则把点电荷+q 从a 点经b 移到c 的过程中， 电场力做功的大小关系有 （ ） A ．Wab ＞Wbc B ．Wab ＝Wbc C ．Wab ＜Wbc D ．无法比较 4.如图3所示，在真空中有两个等量正电荷Q 1和Q 2,分别置于a 、b 两点，dc 为ab 连线的中 垂线,d 为无穷远处,现将另一正电荷由c 点沿cd 移向d 点的过程中，下述中正确的是（ ） A ． q 的电势能逐渐增大 B ． q 的电势能逐渐减小 C ． q 受到的电场力一直在减小 D ．q 受到的电场力先增大后减小 5.关于电势与电势能的说法，正确的是 ( ) Ａ.电荷在电势越高的地方，电势能也越大 Ｂ.电荷在电势越高的地方，它的电量越大，所具有的电势能也 越大 Ｃ.在正点电荷电场中的任一点处，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能 Ｄ.在负点电荷电场中的任意点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能 6．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是 ( ) A ．电场强度大的地方电势一定高 B ．电势为零的地方场强也一定为零 C ．场强为零的地方电势也一定为零 D ．场强大小相同的点电势不一定相同 7．若带正电的小球只受电场力的作用，则它在任意一段时间内 ( ) A ．一定沿着电场线由高电势向低电势运动 B ．一定沿着电场线由低电势向高电势运动 C ．不一定沿电场线运动，但一定由高电势向低电势运动 第四节、电势能和电势 复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问 题：是什么能转化为试探电荷的动能？ 一、静电力做功的特点 让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。 结论： 拓展：该特点对于非匀强电场中也是 成立的。 二、电势能 寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？ 1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。 思考:如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？ 2．讨论：静电力做功与电势能变化的关 系 电场力做多少功，电势能就变化多少。 W AB＝－（E pB－E pA）＝E pA－E PB 思考:对不同的电荷从A运动到B的过程中，电势能的变化情况： （1）正电荷从A运动到B电场力做正功，即有W AB>0，则E pA>E pB，电势能减少。 (2)负电荷从A运动到B做正功，即有W AB<0，则E pA>E pB，电势能增加。 3．求电荷在某点处具有的电势能 问题：在上面的问题中，请分析求出A点的电势能为多少？ 类比分析：如何求出A点的重力势能呢？进而联系到电势能的求法。 则E pA＝W AB （以B为电势能零点） 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。 4．零势能面的选择 通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。 拓展：判断电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低：将电荷由A点移动到B点，根据静电力做功情况判断。若静电力做功为正功，电势能减少，电荷在A点电势能大于在B点的电势能。反之静电力做负功，电势能增加，电荷在A点电势能小于在B点的电势能 三、电势 选B点为零势能面，则E pA＝qE场Lcosθ 1、关于电势的高低，下列说法正确的是( A ) A．沿电场线方向电势逐渐降低B．电势降低的方向一定是电场线的方向 C．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动 D．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放时，一定向电势高的地方运动 2、关于电势的高低，下列说法正确的是（AD ）A．沿电场线方向电势逐渐降低B．电势降低的方向一定是电场线的方向 C．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动D．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动 3、在静电场中，下列说法正确的是（）[ A．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零 B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同 C．电场强度的方向总是跟等势面垂直的 D．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的[金太阳新课标资源网] 解析：电势具有相对性．零电势的选择是任意的，可以选择电场强度为零的区域的电势为零，也可以选择电场强度为零的区域的电势不为零；在匀强电场中沿电场线方向取a、b两点，，但；电场线一定 跟等势面相垂直，而电场线的切线方向就是电场强度的方向；沿电场线的方向，电势越来越低．综上分析，选项C、D正确． 点评：解答此题的关键是明确电场强度的绝对性与电势的相对性．4、下列关于电场性质的说法，正确的是( B ) A．电场强度大的地方，电场线一定密，电势也一定高 B．电场强度大的地方，电场线一定密，但电势不一定高 C．电场强度为零的地方，电势一定为零 D．电势为零的地方，电场强度一定为零 5、关于电势与电势能的说法，正确的是( CD ) A．电荷在电势越高的地方，电势能也越大 B．电荷在电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大 C．在正点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能 D．在负点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能 6（2011海南）关于静电场，下列说法正确的是（） A. 电势等于零的物体一定不带电 B. 电场强度为零的点，电势一定为零 C. 同一电场线上的各点，电势一定相等 D. 负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 解析：考察电场和电势概念，选D 【一、教学内容 电势、电势差与等势面 本节课将讲解电场的能的性质的基本内容，主要介绍电势、电势差和电势能的相关概念。 二、考点点拨 电场的能的性质是电场的另一种重要的性质，对它的相关应用的考查是高考的重点和难点。 三、跨越障碍 （一）电势差AB U （1）定义：电荷q 在电场中A 、B 两点间移动时，电场力所做的功AB W 跟电荷电量的比值，叫做A 、B 两点间的电势差AB U ，也叫电压。 （2）定义式：q W U AB AB = （3）理解： ①电场中A 、B 两点间的电势差只取决于A 、B 两点在电场中的位置，与参考点的选取及被移动的电荷无关，AB U 跟AB W 、q 无关。 ②单位：伏特（V ），1V=1000mV ③电势差是标量，但有正负，正负表示电势的高低 （二）电势? （1）定义：在电场中选定一个标准位置，那么电场中某点跟标准位置的电势差的值，就叫该点的电势。 即q W U A A A ∞ ∞= =? （2）理解： ①电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移动到参考点时电场力所做的功； ②电势是标量，但有正负，正电势表示该点电势比参考点（零电势点）电势高； ③电势的高低是相对的； ④沿电场线方向电势降低，场强的方向是电势降落最快的方向。 ⑤正电荷总是自发地从高电势向低电势运动（电场力做功为正）；负电荷总是自发地从低电势向高电势运动（电场力做功为正）。 ⑥AB A B BA B A AB U U U -=-=-=????; 例1、有一带电荷量C q 6 103-?-=的点电荷，从电场中的A 点移到B 点时，克服电场力做功 J 4106-?。从B 点移到C 点时电场力做功J 4109-?。问： （1）AB 、BC 、CA 间的电势差各为多少？ （2）如以B 点电势为零，则A 、C 两点的电势各为多少？ 解析：求电势差时可将功、电量以绝对值代入公式计算，然后再判断正负；也可以将功和电荷量带正，负号代入公式进行计算。求某点的电势可转化为相对零势面的电势差进行求解。 先求电势差的绝对值，再判断正、负 V q W U AB AB 2001031066 4 =??==-- 因负电荷从A 移到B 克服电场力做功，必是从高电势点移向低电势点，即 V U AB B A 200,=>?? V q W U BC BC 3001031096 4 =??==-- 因负电荷从B 移到C 电场力做正功，必是从低电势点移到高电势点.即 V U BC B C 300,-=>?? V U U U U U AB BC BA CB CA 100200300)(=-=-+-=+= （2） V U U B AB A B A AB 2000200;=+=+=∴-=???? V U U A CA C A C CA 300200100,=+=+=∴-=???? （三）等势面 （1）电场中电势相等的点构成的面叫等势面。它是为了描述电场性质而假想的。 （2）特点： ①电荷在同一等势面上移动，电场力不做功（而电场力做的功为零时，电荷不一定沿等势面移动），等势面上任意两点的电势差为零； ②等势面一定跟电场线垂直； ③等势面密的地方场强大； ④任意两等势面都不会相交； ⑤电场线总是从电势高的等势面指向电势较低的等势面。 （3）常见电场的等势面 匀强电场、点电荷电场、等量异种点电荷的电场、等量同种点电荷的电场、不规则带电导体周围的电场的等势面的分布情况： ①点电荷特征：以点电荷为圆心的同心圆，等差等势面的半径差是向外增大的。 ②等量异种点电荷连线的中垂线为平面，取无穷远处电势为零，则中垂线电势为0，其余等势面对称分布为双曲面。 第2节电势与等势面 1.电荷在电场中某点的电势能跟电荷量的比值，叫做 该点的电势。 2．电场中各点电势的值可正、可负、可为零，既与 产生电场的电荷有关，也与零电势位置的选择有关。 3．沿电场线的方向，电势降低。 4．电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。电场 线和等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电 势较低的等势面。 一、电势 1．等势面 (1)定义：电场中电势相等的点构成的面。 (2)特点：由于在等势面上电荷受到的电场力跟等势面垂直，所以电荷在同一个等势面上运动时电场力不做功。 2．几种常见电场的等势面 三、尖端放电 1．定义 带电较多的导体，在尖端部位，场强大到使周围的空气发生电离而引起放电的现象。 2．尖端放电的应用和防止 (1)应用：避雷针是利用尖端放电的原理来防止雷击的，它的作用是可以中和云层中的部分电荷，更主要的是把云层中的大量电荷引入地下。 (2)防止：尖端放电会导致高压设备上的电能的损失，所以高压设备中导体的表面要做得尽可能地光滑。 1．自主思考——判一判 (1)沿一条电场线方向上的各点，电势不可能相同。(√) (2)电场中某点的电势与E p 成正比，与q 成反比。(×) (3)电势与电场强度无任何关系。(√) (4)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。(×) (5)等势面上各点电势、场强均相同。(×) (6)电场线与等势面垂直。(√) 2．合作探究——议一议 (1)在电势越高的地方，某电荷的电势能是否越大？ [提示] 对于正电荷，在电势越高的地方，电势能越大；对于负电荷，在电势越高的地 方，电势能越小。 (2)为什么等势面一定跟电场线垂直？ [提示]在同一等势面上移动电荷时，电势能不变，所以电场力不做功，即电场力方向与等势面垂直，如果不垂直，电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就要做功，所以等势面一定跟电场线垂直。 (3)尖端放电的原因是什么？避雷针的原理是怎样的？ [提示]①尖端放电的原因是尖端电荷比较密集，电场强度大，容易电离空气。 ②对于带负电的云团，电子通过避雷针导入大地；对于带正电的云团，大地上的电子通过避雷针与正电荷中和。 1．电势的特点 (1)电势的相对性：电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常选无穷远处或地球表面为零电势点。 (2)电势是标量：电势只有大小没有方向。在规定了零电势点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。 (3)电势的固有性：电势是反映电场的能的性质的物理量，由电场本身决定，与该点是否放入电荷及电荷的电性和电荷量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如电场强度。 2．等势面的特点 (1)在等势面内移动电荷，电场力不做功。 (2)在空间中两等势面不相交。 (3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。 (4)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏。 (5)等势面的分布与零电势点的选取无关。 [典例]如图所示，Q1和Q2是等量异种点电荷，M、N是两个点电荷连线的垂直平分线上的两点。将正电荷q从无限远处移到电场中，下述说法不正确的是() A．将q沿着中垂线移到M点与移到N点电场力做的功相同 适用学科 （2）复习功和能量的关系。功是能量转化的量度。 【本讲教育信息】 一、教学内容 电势、电势差与等势面 本节课将讲解电场的能的性质的基本内容，主要介绍电势、电势差和电势能的相关概念。 二、考点点拨 电场的能的性质是电场的另一种重要的性质，对它的相关应用的考查是高考的重点和难点。 三、跨越障碍 （一）电势差AB U （1）定义：电荷q 在电场中A 、B 两点间移动时，电场力所做的功AB W 跟电荷电量的比值，叫做A 、B 两点间的电势差AB U ，也叫电压。 （2）定义式：q W U AB AB = （3）理解： ①电场中A 、B 两点间的电势差只取决于A 、B 两点在电场中的位置，与参考点的选取及被移动的电荷无关，AB U 跟AB W 、q 无关。 ②单位：伏特（V ），1V=1000mV ③电势差是标量，但有正负，正负表示电势的高低 （二）电势? （1）定义：在电场中选定一个标准位置，那么电场中某点跟标准位置的电势差的值，就叫该点的电势。 即q W U A A A ∞ ∞= =? （2）理解： ①电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移动到参考点时电场力所做的功； ②电势是标量，但有正负，正电势表示该点电势比参考点（零电势点）电势高； ③电势的高低是相对的； ④沿电场线方向电势降低，场强的方向是电势降落最快的方向。 ⑤正电荷总是自发地从高电势向低电势运动（电场力做功为正）；负电荷总是自发地从低电势向高电势运动（电场力做功为正）。 ⑥AB A B BA B A AB U U U -=-=-=????; 例1、有一带电荷量C q 6 103-?-=的点电荷，从电场中的A 点移到B 点时，克服电场力做功 J 4106-?。从B 点移到C 点时电场力做功J 4109-?。问： （1）AB 、BC 、CA 间的电势差各为多少？ （2）如以B 点电势为零，则A 、C 两点的电势各为多少？ 解析：求电势差时可将功、电量以绝对值代入公式计算，然后再判断正负；也可以将功和电荷量带正，负号代入公式进行计算。求某点的电势可转化为相对零势面的电势差进行求解。 先求电势差的绝对值，再判断正、负 V q W U AB AB 2001031066 4 =??==-- 因负电荷从A 移到B 克服电场力做功，必是从高电势点移向低电势点，即 V U AB B A 200,=>?? V q W U BC BC 3001031096 4 =??==-- 因负电荷从B 移到C 电场力做正功，必是从低电势点移到高电势点.即 V U BC B C 300,-=>?? V U U U U U AB BC BA CB CA 100200300)(=-=-+-=+= （2） V U U B AB A B A AB 2000200;=+=+=∴-=???? V U U A CA C A C CA 300200100,=+=+=∴-=???? （三）等势面 （1）电场中电势相等的点构成的面叫等势面。它是为了描述电场性质而假想的。 （2）特点： ①电荷在同一等势面上移动，电场力不做功（而电场力做的功为零时，电荷不一定沿等势面移动），等势面上任意两点的电势差为零； ②等势面一定跟电场线垂直； ③等势面密的地方场强大； ④任意两等势面都不会相交； ⑤电场线总是从电势高的等势面指向电势较低的等势面。 （3）常见电场的等势面 匀强电场、点电荷电场、等量异种点电荷的电场、等量同种点电荷的电场、不规则带电导体周围的电场的等势面的分布情况： ①点电荷特征：以点电荷为圆心的同心圆，等差等势面的半径差是向外增大的。 ②等量异种点电荷连线的中垂线为平面，取无穷远处电势为零，则中垂线电势为0，其余等势面对称分布为双曲面。 高二物理《电势与电势能》专项练习题 一、电场力的功 1、特点:电场力做功与路径无关，只与初末位置有关。 2、计算方法（1）由公式W=qE·d （d 为电荷初末位置在电场方向上的位移） （2）由公式AB AB W qU =（AB U 为电荷初末位置A →B 间电势差,注意下标的使用） （3）由电场力做功和电势能的变化的关系：(.AB PA PB PA PB W E E E E =-分别是电荷电场中A 、B 两点的电势能） （4）由动能定理：K E W W ?=+其他力电场力 二、电势能 1.电势能：电荷在电场中由其相对位置决定的能（类似重力势能） 2.电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移到零电势能点(通常选大地或无限远处)过程中电场力做的功。E PA =W A →∞ 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加；电场力不做功，电势能不变。 3.比较电势能的大小 （1）场电荷判断法 ①离场正电荷越近，检验正电荷的电势能越大；检验负电荷的电势能越小. ②离场负电荷越近，检验正电荷的电势能越小；检验负电荷的电势能越大. （2）电场线法 ①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大. ②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小. （3）做功判断法 无论正、负电荷，电场力做正功，电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方. 三、电势 １.定义：q E PA A = ? ＥPA 为试探电荷在该点Ａ的电势能，q 为电荷量，可以带符号运算。 2.单位：伏特V ，1V=1J/Ｃ 3.电势是标量，有正负，但没有方向。规定大地或无限远电势为零。 4.物理意义：描述电场能的特性，由场源电荷量和相对位置来决定，与是否放试探电荷无关。 5.电势高低判断的三种方法 (1)根据公式计算：q E PA A = ?，带符号代入运算。 (2)沿着电场线的方向电势是降低的，逆着电场线方向电势是升高的。 (3)将ＷAB 和q 带符号代入，根据U AB 的正负判断Ａ、Ｂ两点电势的高低，U AB =A -B 。若U AB >０，则A >B ；若U AB =０，则A =B ；若U AB <０则A 高二物理电势与电势能练习题 【一】电场力的功 1、特点:电场力做功与路径无关，只与初末位置有关。 2、计算方法〔1〕由公式W=qE ·d 〔d 为电荷初末位置在电场方向上的位移〕 〔2〕由公式AB AB W qU =〔AB U 为电荷初末位置A →B 间电势差,注意下标的使用〕 〔3〕由电场力做功和电势能的变化的关系：(.AB PA PB PA PB W E E E E =-分别是电荷电场中A 、B 两点的电势能〕 〔4〕由动能定理：K E W W ?=+其他力电场力 【二】电势能 1.电势能：电荷在电场中由其相对位置决定的能〔类似重力势能〕 2.电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移到零电势能点(通常选大地或无限远处)过程中电场力做的功。E PA =W A →∞ 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加；电场力不做功，电势能不变。 3.比较电势能的大小 〔1〕场电荷判断法 ①离场正电荷越近，检验正电荷的电势能越大；检验负电荷的电势能越小. ②离场负电荷越近，检验正电荷的电势能越小；检验负电荷的电势能越大. 〔2〕电场线法 ①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大. ②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小. 〔3〕做功判断法 不管正、负电荷，电场力做正功，电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，假如电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方. 【三】电势 １.定义：q E PA A = ?ＥPA 为试探电荷在该点Ａ的电势能，q 为电荷量，能够带符号运算。 2.单位：伏特V ，1V=1J/Ｃ3.电势是标量，有正负，但没有方向。规定大地或无限远电势为零。 4.物理意义：描述电场能的特性，由场源电荷量和相对位置来决定，与是否放试探电荷无关。 5.电势高低判断的三种方法 (1)依照公式计算：q E PA A = ?，带符号代入运算。 (2)沿着电场线的方向电势是降低的，逆着电场线方向电势是升高的。 (3)将ＷAB 和q 带符号代入，依照U AB 的正负判断Ａ、Ｂ两点电势的高低，U AB =A -B 。假设U AB >０，那么A >B ；假设U AB =０，那么A =B ；假设U AB <０那么A 高二物理电势能和电势 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 第4节电势能和电势 . 要点一判断电势高低的方法 电场具有力的性质和能的性质，描述电场的物理量有电势、电势能、静电力、静电力做功等，为了更好地描述电场，还有电场线、等势面等概念，可以从多个角度判断电势高低．1．在正电荷产生的电场中，离电荷越近电势越高，在负电荷产生的电场中，离电荷越近，电势越低． 2．电势的正负．若以无穷远处电势为零，则正点电荷周围各点电势为正，负点电荷周围各点电势为负． 3．利用电场线判断电势高低．沿电场线的方向电势越来越低． 4．根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断．只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移向电势低的点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点．但它们都是由电势能高的点移向电势能低的点． 要点二理解等势面及其与电场线的关系 1．电场线总是与等势面垂直的(因为如果电场线与等势面不垂直，电场在等势面上就有分量，在等势面上移动电荷，静电力就会做功)，因此，电荷沿电场线移动，静电力必定做功，而电荷沿等势面移动，静电力必定不做功． 2．在同一电场中，等差等势面的疏密也反映了电场的强弱，等势面密处，电场线密，电场也强，反之则弱． 3．已知等势面，可以画出电场线；已知电场线，也可以画出等势面． 4．电场线反映了电场的分布情况，它是一簇带箭头的不闭合的有向曲线，而等势面是一系列的电势相等的点构成的面，可以是封闭的，也可以是不封闭的． 要点三等势面的特点和应用 1．特点 (1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功． (2)在空间没有电荷的地方两等势面不相交． (3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面． (4)在电场线密集的地方，等差等势面密集．在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏． (5)等势面是虚拟的，为描述电场的性质而假想的面． 2．应用 (1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别． (2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况． (3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布． (4)由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点场强的大小.高二物理电势能与电势差
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电势能和电势教案
高中物理
适用区域 人教版区域
知识点 电势能和电势
适用年级 课时时长（分钟）
高二 2 课时
教学目标 1.、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
2、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。 3、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。 4、理解电势与场强无直接的关系。
教学重点 1、理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义
2、应用电势能的概念求解静电力对电荷所做的功。
教学难点 1、应用电势能的变化求解静电力对电荷所做的功。
2、电势与场强无直接的关系； 3、掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
电势能和电势教案
一本、讲是导F入irst 章静电场中的重要组成重要组成部分，也是难点部分。我们在 Secord 讲
学习过了电场和电场强度之后，知道了电场对电荷有力的作用，也知道了描述电场的一个全 新物理量等知识。这些知识都为本节课的内容打好了基础，那么电荷在电场中运动时电场力 会不会对电荷做功，做功的话就会对应一种能量的改变，这种能量又是什么能，又该如何来 表述这种能量，本节课我们来学习电势能和电势。 基础知识回顾 （1）重力做功与重力势能的变化及二者之间的关系。重力做功与路径无关，仅与物体始末 位置有关。重力做正功，物体的重力势能减少，重力做负功（或物体克服重力做功），物体 的重力势能增加。
二、知识讲解
一、（静一电）考力做点功解的读特点
静电力做功的特点 (1)静电力做功的特点：静电力对某电荷所做的功，与该电荷的电荷量有关(填“有关”或“无 关”)，与电荷经过的路径无关(填“有关”或“无关”)，该结论在任何电场中均成立. (2)静电力做功与重力做功相似，只要初、末位置确定了，移动电荷 q 做的功就是确定值. 二、电势能 1.电势能：电荷在电场中具有的势能，用 Ep 表示. 2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量.表达式：WAB＝EpA －EpB. ??静电力做正功，电势能减少；
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??静电力做负功，电势能增加. 3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功. 4.电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面上的电势能规定 为零. 三、电势 对电势的理解 (1)定义及公式：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，即 φ＝Eqp，单位为伏特， 符号为 V. (2)电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低. (3)电势的标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，电势为正表示比 零电势高，电势为负表示比零电势低. (4)电势的相对性：零电势点的规定原则，一般选大地或无限远处的电势为 0，只有规定了电 势零点才能确定某点的电势大小. (5)电势描述电场能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关(填“有关”或“无关”).电势、电势差与等势面
(完整版)高中小学二年级物理《电势和电势能》专项练习试题
(完整)高二物理电势与电势能练习题
高二物理电势能和电势
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