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电势能电势与电势差教案

§1.4 电势能电势与电势差

1．通过与重力做功情形的类比，认识电场力做功的特点．

2．理解电势能、电势、电势差，知道它们是从能的角度来描述电场的物理量，知道物理学常把无穷远和大地作为零电势点．

3．理解电场力做功与电势能变化的关系.

4．了解等势面的概念和特点．

重点难点

重点：理解电势能、电势、电势差的概念．

难点：理解电势能、电势、电势差的概念．

1．重力做功和电场力做功

(1)物体在地球表面附近运动，重力做功与物体的质量以及起点和终点的位置有关，与________无关．

(2)电荷在匀强电场中运动，电场力做功与电荷的______以及________的位置有关，而与________无关．

2．电势能

(1)物体在地球上因受重力而具有重力势能，电荷在电场中因受________而具有________．

(2)若用W AB表示电荷从A点移动到B点的过程中电场力做的功，E p A和E p B分别表示电荷在A点和B 点的电势能，电场力做的功与电势能变化的关系式为：________．

(3)若将无穷远处的电势能规定为零，电荷在某点(A点)的电势能大小等于将电荷从________移动到________电场力所做的功，即E p A＝W A∞.

3．电势与电势差

(1)电势(φ)是描述电场的________(填“力”或“能”)的性质的物理量．电场中某点(A点)的电势在数

值上等于________由该点移动到参考点(零电势)时电场力所做的功，可表示为φ＝E p

q.电势的单位是伏特

(V)，且1 V＝________．

(2)电势差就是电场中两点间________的差值，如电场中A、B两点的电势差(从A点到B点)U AB＝________，且U AB＝－U BA.

(3)电场中A、B两点的电势差U AB＝φA－φB，由于φA＝E p A

q，φB＝

E p B

q，W AB＝E p A－E p B，所以电场力做

功与电势差的关系为U AB＝________，这也是计算电势差常用的公式．

主题1：电场力做功特点

问题：(1)如图甲所示，把一个正电荷q(重力不计)放到电场强度为E的匀强电场中的A点，电荷分别沿直线AB、折线ACB、曲线到达B点，三种情况下电场力做功是否相同？请用功的计算公式推导电荷分别沿直线AB和折线ACB运动时电场力所做的功．

(2)如图乙所示，把一个质量为m的物体放到空中A点，物体分别沿直线AB、折线ACB、曲线到达B 点，三种情况下重力做功是否相同？请用功的计算公式推导物体分别沿直线AB和折线ACB运动时重力所做的功．

主题2：电势能(重点探究)

问题：(1)物体在地球上因受重力而具有重力势能，电荷在电场中因受电场力而具有电势能，重力势能的变化等于重力做功的负值，电势能的变化等于电场力做功的负值．若电场中某电荷顺着电场线方向运动，请分析该电荷的电势能是如何变化的．

(2)确定物体的重力势能要先取定重力零势能面，同样的，确定电荷在电场中的电势能要先取定零电势能面，电荷处在零电势能面上时的电势能是多少？电势能的变化量与零电势能面的选取有关吗？

(3)电势能有正有负，电势能是矢量还是标量？其正负号表示什么意义？

主题3：电势、电势差

情景：如果把物体在地球上和电荷在电场中作对比，有质量的物体在重力场中(地球上)受重力，具有重力势能，重力做功与重力势能的变化有关；带电荷量的电荷在电场中受电场力，具有电势能，电场力做功与电势能的变化有关．

问题：(1)电场中的电势、电势差与重力场中的什么概念是对应的？

(2)电场中的电势、电势差与电荷所带的电荷量有关吗？

(3)电荷在电势越高的地方是不是电势能就越多？

主题4：等势面

问题：阅读教材中的课外阅览“等势面”的内容，思考并回答下列问题．

(1)物理学中为什么要引入等势面？

(2)电场中的电势可与重力场中的高度类比，那么电场的等势面就可与地图上的等高线类比．观察下面的等势面和等高线(下面的图示)，体会二者的共同之处，说出所给电场等势面的特点．

一、电场力做功与电势能变化的关系

例1如图所示，光滑绝缘半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E.在与环心等高处放有一质量为m、电荷量为＋q的小球，小球由静止开始沿轨道运动．下列说法正确的是()

A．小球在运动过程中机械能守恒

B．小球经过环的最低点时速度最大

C．小球经过环的最低点时电势能增加EqR

D．小球由静止释放到达最低点，动能的增加量等于mgR

二、电势高低及电势能增减的判断

例2如图所示，某区域电场左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是()

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

三、电势、电势能的计算

例3如果把q＝1.0×10－8 C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4 J，规定无穷远处的电势为零，则：

(1)电荷在A点的电势能E p A和A点的电势φA各是多少？

(2)电荷未移入电场前A点的电势φA是多少？

四、电势差的计算

例4在电场中把一个电荷量为－6×10－8 C的点电荷从A点移到B点，电场力做功为－3×10－5 J，将此电荷从B点移到C点，电场力做功为4.5×10－5 J.

(1)求A与C两点间的电势差．

(2)若取C点为零电势点，则A点的电势为多大？

1．(考查电场力做功与电势能变化的关系)如图所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点．设电荷在电场中只受电场力作用，下列说法中正确的是()

A．若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减少

B．若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能增加

C．若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加

D．若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能不变

2．(考查电势、电势差的概念)下列说法正确的是()

A．电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关

B．电势差是一个标量，但是有正值和负值之分

C．由于电场力做功跟电荷移动的路径无关，所以电势差也跟电荷移动的路径无关，只跟这两点的位置有关

D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以U AB＝U BA

3．(考查电势与场强的区别和联系)关于静电场，下列结论普遍成立的是()

A．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低

B．电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关

C．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向

D．将正点电荷从场强为零的一点移动到强场为零的另一点，电场力做功为零

4．(考查电势差的运算)在电场中把一个电荷量为6×10－6 C的负电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10－5 J；再将电荷从B点移到C点，电场力做功1.2×10－5 J．求A与B、B与C以及A与C间的电势差．

课后练习

1．下列各组物理量中，由电场本身性质决定的是()

A．电场力、电场强度B．电场力做的功、电势能

C．电场强度、电势差D．电势差、电势能

2．在静电场中，将一电子从a点移至b点，电场力做功5 eV，则下列说法正确的是()

A．电场强度的方向一定由b到a

B．a、b两点的电势差是5 V

C．电子的电势能减少了5 eV

D．因电势零点未确定，故不能确定a、b间的电势差

3．取无穷远处的电势为零，无论是正电荷还是负电荷，下列说法中正确的是()

A．从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大

B．从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大

C．从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大

D．从无穷远处移到电场中某点时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大

4．图示是点电荷形成的电场中的一条电场线，其上有两点A 和B ，比较A 、B 两点电势高低和电场强度的大小，如规定无穷远处电势为零，则下列说法可能正确的是( )

A ．E A ＞E

B φA ＞φB ＞0 B ．E A ＞E B 0＞φA ＞φB

C ．E A ＜E B φA ＞φB ＞0

D ．

E A ＜E B 0＞φA ＞φB

5．在点电荷Q 形成的电场中有一点A ，当一个电荷量为－q 的试探电荷从电场的无限远处被移到电场中的A 点时，电场力做的功为W ，则试探电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为( )

A ．E p A ＝－W ，φA ＝W q

B ．E p A ＝W ，φA ＝－W

C ．E p A ＝W ，φA ＝W q

D ．

E p A ＝－W ，φA ＝－W

6．如图所示，电场中有A 、B 两点，则下列说法中正确的是( )

A ．电势φA >φ

B ，场强E A >E B B ．电势φA >φB ，场强E A

C ．将＋q 从A 点移到B 点，电场力做正功

D ．将－q 分别放在A 、B 两点时具有的电势能

E p A >E p

7．一带电粒子只在电场力的作用下沿图中曲线JK 穿过一匀强电场，a 、b 、c 、d 为该电场的等势面，其中有φa <φb <φc <φd .若不计粒子的重力，可以确定( )

A ．该粒子带正电

B ．从J 到K 粒子的电势能增加

C ．该粒子带负电

D ．粒子从J 到K 运动过程中，动能与电势能之和可能增加

8．如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电荷量为10－

6 C 的微粒在电场中仅

受电场力作用，当它从A 点运动到B 点时动能减少了10－

5 J ．已知A 点的电势为－10 V ，则以下判断正确的是( )

A ．微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示

B．微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示

C．B点电势为零

D．B点电势为－20 V

9．如图所示，在矩形ABCD的AD边和BC边的中点M和N处各放一个点电荷，它们带等量正负电荷．E、F是AB边和CD边的中点，P、Q两点在MN连线上，MP＝QN，则电场强度和电势都相同的两点是()

A．E和F B．P和Q

C．A和B D．C和D

10．如图所示，带电体Q固定，带电体P所带电荷量为q、质量为m，与绝缘的水平桌面间的动摩擦因数为μ.将P在A点由静止放开，则其在Q的排斥下运动到B点停下，A、B相距为x.下列说法正确的是()

A．将P从B点由静止拉到A点，水平拉力最少做功2μmgx

B．将P从B点由静止拉到A点，水平拉力做功μmgx

C．P从A点运动到B点，电势能增加μmgx

D．P从A点运动到B点，电势能减少μmgx

11．A、B是某电场中的一条电场线上的两点，一个正电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点运动到B 点，在此运动过程中，其v－t图象如图所示．比较A、B两点间电势φ的高低和场强E的大小：φA________φB，E A________E B.(填“>”、“＝”或“<”)

12．如图所示，a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道，取无穷远处电子的电势能为零，电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能分别为－13.6 eV，－3.4 eV，－1.51 eV.由于某种因素(如加热或光照)的影响，电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动，求：

(1)a、b间与b、c间电势差的大小．

(2)电子从a跃迁到c的过程中电场力所做的功．

13．如图所示，在场强E ＝104 N/C 的水平匀强电场中，有一根长l ＝15 cm 的细线，一端固定在O 点，

另一端系一个质量m ＝3 g 、电荷量q ＝2×10－

6 C 的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g 取10 m/s 2.问：

(1)小球到达最低点B 的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？ (2)若取A 点电势为零，小球在B 点的电势能、电势分别为多大？ (3)小球到B 点时速度为多大？绳子张力为多大？

参考答案：

1．(1)路径 (2)电荷量起点和终点路径

2．(1)电场力电势能 (2)W AB ＝E p A －E p B (3)该点(或A 点) 无穷远处 3．(1)能单位正电荷 1 J/C (2)电势 φA －φB (3)W AB

主题1：电场力做功特点

解答：(1)三种情况下电场力做功相等．电荷沿直线AB 运动时，电场力所做的功W AB ＝Fs ＝Eq ·d ；电荷沿折线ACB 运动时电场力所做的功W AB ＝W AC ＋W CB ＝Eq ·l ·cos θ＋ Eq ·l ′· cos 90°＝Eq ·d .

(2)三种情况下重力做功相等．物体沿直线AB 运动时，重力所做的功W AB ＝Fs ＝mg ·d ；物体沿折线ACB 运动时，重力所做的功W AB ＝W AC ＋W CB ＝mg ·l ·cos θ＋mg ·l ′·cos 90°＝mg ·d .

主题2：电势能(重点探究)

解答：(1)如果正电荷顺着电场线方向运动，电场力与电荷运动方向相同，电场力做正功，故电势能减少；如果负电荷顺着电场线方向运动，电场力与电荷运动方向相反，电场力做负功，故电势能增加．

(2)电荷处在零电势能面上时的电势能是零．电势能的变化量与零电势能面的选取无关(与重力势能的变化跟重力零势能面的选取无关一样)．

(3)电势能是标量，正值表示电荷在该位置的电势能比该电荷在参考点(零电势能面)位置的电势能多，负值表示电荷在该位置的电势能比该电荷在参考点(零电势能面)位置的电势能少．

主题3：电势、电势差

解答：(1)电场中的电势对应重力场中的高度；电场中的电势差对应重力场中的高度差． (2)电场中的电势、电势差与电荷所带的电荷量没有关系．

(3)正电荷在电势越高的地方电势能越多，负电荷在电势越高的地方电势能越少．

主题4：等势面

解答：(1)为了表示电势的高低，从而更形象地描绘电场．

(2)正点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面；等量异种点电荷的等势面是两簇对称曲面；等量同种点电荷的等势面是两簇对称曲面；匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇均匀分布平面．

一、电场力做功与电势能变化的关系例1

【分析】小球在运动过程中重力和电场力都会做功，故应注意：①电势能的变化与电场力做功有关；②动能的变化与合力做功有关；③机械能的变化与除重力以外的力做功有关．

【解析】小球在运动过程中除重力做功外，还有电场力做功，所以机械能不守恒，A 错；小球运动到最低点的过程中，重力与电场力均做正功，重力势能减少mgR ，电势能减少EqR ，而动能增加mgR ＋EqR ，到最低点时动能最大，所以速度最大，因此B 正确，C 、D 错误．

【答案】B

【点拨】①涉及能量转化问题时，关键是要找准功能关系，每种力做功，都有与之对应的能量变化． ②电场力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷电势能的大小．当电荷在电场中的始末位置确定后，电场力所做的功也就确定了，电势能的变化量也就确定了．

二、电势高低及电势能增减的判断例2

【分析】由电场线的分布和方向可以确定电场强度的大小和方向、电势的高低，结合试探电荷的电性及移动方向就能确定电势能的大小和电场力做功的情况．

【解析】沿电场线方向，电势降低，所以M 点电势一定高于N 点电势，A 正确；电场线的疏密程度表示电场的强弱，由题图可知，M 点场强一定小于N 点场强，B 错；正电荷q 在M 点的电势能E p M ＝qφM ，在N 点的电势能E p N ＝qφN ，由于φM ＞φN ，所以E p M ＞E p N ，C 正确；电子在电场中所受电场力的方向沿NM 指向M ，故从M 移动到N ，电场力做负功，D 错误．

【答案】AC

【点拨】电场强度和电势都是由电场本身决定的，电场线的分布可以反映它们的情况．电势高低及电势能增减的判断方法：①沿电场线方向电势越来越低；②电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加．

三、电势、电势能的计算例3

【分析】注意题中规定了无穷远处的电势为零，把电荷从所处位置移到无穷远与把同样电荷从无穷远移到所处位置电场力做功的绝对值是相同的，再根据电场力做功与电势能变化的关系可求解，即W ＝E p ∞－E p A ，可计算出E p A ，根据A 点的电势能可求出A 点的电势．

【解析】(1)规定无穷远处的电势为零，所以电荷在无穷远处的电势能E p ∞＝0

电荷从无穷远处移至电场中A 点的过程中，电场力做功W ＝E p ∞－E p A ＝－1.2×10－

4 J

所以有：E p A ＝1.2×10－

4 J 由E p A ＝q ·φA ，可得：φA ＝1.2×104 V.

(2)因为电场中电势的大小与放置的电荷无关，所以电荷未移入时A 点的电势仍为φA ＝1.2×104 V.

【答案】(1)1.2×10－

4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V

【点拨】①电势和电势能都具有相对性，与零势面的选择有关．

②运用公式φ＝E p

q 和W AB ＝E p A －E p B 计算时，可将各物理量的“＋”、“－”直接代入计算，这样更

直接、更方便．

四、电势差的计算

例4 【分析】电势差的计算可利用公式U AB ＝

W AB

求解，也可利用公式U AB ＝φA －φB ＝－U BA 计算．不管什么方法都要注意物理量的意义和符号的应用规则．

【解析】(1)方法一：把电荷从A 移到C 电场力做功W AC ＝W AB ＋W BC ＝－3×10－5 J ＋4.5×10－

5 J ＝1.5×10－

5 J

则A 、C 间的电势差U AC ＝W AC q ＝1.5×10－

－6×10－8

V ＝－250 V . 方法二：A 、B 两点的电势差为U AB ＝W AB q ＝－3×10－

5－6×10－8 V ＝500 V B 、C 两点的电势差为U BC ＝W BC q ＝4.5×10－

5－6×10－8

V ＝－750 V 则U AC ＝U AB ＋U BC ＝500 V －750 V ＝－250 V . (2)取φC ＝0，φA ＝U AC ＝－250 V . 【答案】(1)－250 V (2)－250 V

【点拨】①电势和电势差都是反映电场的能的性质的物理量，但电势是相对量，电势差是绝对量，因此，用电势差更能反映电场的能的性质．

②各物理量的符号问题：W AB 、U AB 、q 均可正可负，W AB 取正号表示电场力做正功，U AB 取正号表示φA >φB ，q 取正号表示试探电荷为正电荷；W AB 取负号表示电场力做负功，U AB <0表示φA <φB ，q 取负号表示试探电荷为负电荷．涉及W 、U 、q 三者关系的计算时，可将各量的正负号及数值一并代入进行计算，有时为了计算方便，也可以将各物理量都取绝对值，然后根据电荷的移动方向及所受电场力的方向确定电场力做功的正负．电势差的正负要根据在电场中的始末位置及场强方向来判断．

1．【解析】若在C 点释放正电荷，由于它只受到向右的电场力，故电荷在电场力作用下沿直线由C 向B 运动，电场力做正功，电势能减少，A 对、B 错．若从C 点释放负电荷，电荷在向左的电场力作用下由C 向A 运动，电场力做正功，电势能减少，C 、D 错．

【答案】A

2【解析】电势差的大小与零电势点的选取无关，故A 错．由电势差的特性可知电势差是标量，但有正负之分，B 项正确．由电场力做功的特征及电势差的定义可知两点间的电势差只与两点间位置有关，C 项正确．最易错的是把电势差与电压相混淆，电势差可以反映出两点电势的高低，U AB ＝－U BA ，而电压只是电势差的大小，故D 项错误．

【答案】BC 3．【解析】在静电场中，电场强度大小与电势高低无确定关系，A 项错；电势差等于移动单位正电荷电场力所做的功，而场强大小在数值上只等于单位正电荷所受的力，一个力所做的功不仅与这个力有关，而且与位移等其他因素有关，B 项错；在所有静电场中，场强方向都是电势降低最快的方向，C 项正确；场强为零的地方，电势不一定为零，故场强均为零的两点间的电势差不一定为零，即电场力做功不一定为零，D 项错．

【答案】C 4．【解析】根据电荷移动时电场力做的功和电势差的关系得：

U AB ＝W AB q ＝－3×10－

5－6×10－6 V ＝5 V U BC ＝W BC q ＝1.2×10－5－6×10－6 V ＝－2 V U AC ＝U AB ＋U BC ＝5 V ＋(－2 V)＝3 V.

【答案】5 V －2 V 3 V 1．【解析】电场力、电场力做的功、电势能不仅与电场有关，还跟研究电荷的电荷量大小有关，电势跟零电势点的选择有关，只有电场强度、电势差由电场本身的性质决定，跟其他因素没有关系．

【答案】C 2．【解析】电子在移动过程中电场力做正功，说明电势升高，电子的电势能减少，因此B 错误，C 正确；由于电场线方向不一定沿ab 连线方向，故A 错误；电场中两点间电势差为确定的数值，与电势零点的选择无关，故D 错误．

【答案】C 3．【解析】无穷远处的电势为零，电荷从电场中某处移到无穷远时，若电场力做正功，电势能减少，移到无穷远处时电势能减为零，电荷在该点的电势能为正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A 正确，B 错误．电荷从无穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时克服电场力所做的功，所以C 正确，D 错误．

【答案】AC 4．【解析】顺着电场线方向电势降低，所以φA ＞φB ，由于只有一条电场线，无法看出电场线疏密，也就无法判定场强大小．同样无法判定当无穷远处电势为0时，A 、B 的电势是大于0还是小于0.若是正电荷形成的电场，则E A ＞E B ，φA ＞φB ＞0；若是负电荷形成的电场，则E A ＜E B ，0＞φA ＞φB .所以选项A 、D 正确．

【答案】AD

5．【解析】由W ＝－E p A ，可得：E p A ＝－W ，由φ＝E p A q A ＝－W －q ＝W

.故只有A 正确．

【答案】A 6．【解析】沿电场线方向电势降低，可知φA >φB ，由电场线的疏密程度可判定E A

【答案】BC 7．【解析】由题意可知，带电粒子从J 移动到K 点，电势逐渐升高，该粒子只受电场力作用，电场力方向向右，所以该粒子必定带负电；从J 到K ，电场力做正功，所以电势能降低．整个过程能量变化情况是：电势能转化为动能．根据能量守恒定律，动能和电势能的总和是不变的．所以C 对，A 、B 、D 错．

【答案】C 8．【解析】因微粒仅受电场力作用，且由A 点到B 点时动能减少，故电场力做负功，电场力的方向水

平向左，轨迹应为虚线1所示，A 正确，B 错误；由W AB ＝U AB ·q ＝－10－

5 J ，可得：U AB ＝－10 V ，由U AB ＝φA －φB ，可得：φB ＝φA －U AB ＝0，故C 正确，D 错误．

【答案】AC 9．【解析】由两等量异种点电荷形成的电场的特点知，E 、F 两点的电场强度和电势都相同；P 、Q 两点的电场强度相同，但P 点的电势比Q 点的高；A 、B 两点的电场强度的大小相等，但方向不同，A 点的电势为正，B 点的电势为负，A 点的电势高于B 点，C 、D 两点情况与A 、B 两点相同．

【答案】A 10．【解析】设带电体P 由A 运动到B 的过程中，电场力做功为W 电，由动能定理得：W 电－μmgx ＝0.将带电体P 从B 点拉到A 点的过程中，要克服电场力和摩擦力做功，由动能定理得：W 拉－μmgx －W 电＝

0.由以上可得：W 电＝μmgx ，电势能减少μmgx ，W 拉＝2μmgx ，故A 、D 正确，B 、C 错误．

【答案】AD 11．【解析】由v －t 图象知，正电荷由A 到B 做的是加速度减小的减速运动．加速度减小，电场力减小，场强减小，E A >E B ；速度减小，正电荷一定逆着电场线运动，所以φA <φB .

【答案】< >

12．

【解析】(1)由φ＝E p

可知电子在a 、b 、c 时的电势分别为：

φa ＝E p a

q ＝－13.6 eV

－e

＝13.6 V φb ＝－3.4 eV

－e

＝3.4 V φc ＝

－1.51 eV

－e

＝1.51 V 所以U ab ＝φa －φb ＝10.2 V ，U bc ＝φb －φc ＝1.89 V . (2)U ac ＝U ab ＋U bc ＝12.09 V

从a 到c 电场力做功W ac ＝－eU ac ＝－12.09 eV. 【答案】(1)10.2 V 1.89 V (2)－12.09 eV

13．【解析】(1)小球由A 到B 的过程中，重力做功W G ＝mgl ＝4.5×10－3 J ，重力势能减少4.5×10－

3 J

电场力做功W 电＝－Eql ＝－3×10－3 J ，故电势能增加3×10－

3 J.

(2)因ΔE p ＝E p B －E p A ＝E p B ，故E p B ＝3×10－

3 J

φB ＝E p B

故φB ＝1.5×103 V.

(3)由W G ＋W 电＝1

2m v 2B

，得v B ＝1 m/s

由F －mg ＝m v 2B l 得：F ＝mg ＋m v 2B l

＝5×10－

2 N.

【答案】(1)重力势能减少4.5×10－

3 J ，电势能增加3×10－

3 J (2)3×10－

3 J 1.5×103 V

(3)1 m/s 5×10－

2 N

电势能和电势教学设计方案

《电势能与电势》教学设计方案一、钻研与处理教材 1、本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。 2、教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。 3、对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。二、确定课堂教学目标（三维目标） 1、知识与技能: ·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。 ·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。 ·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。 2、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。 ·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 ·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语

言分析、思考、描述概念和规律的能力。、3、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、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 ·利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 ·在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。三、了解分析学生 1、了解学生的知识基础和能力水平； 2、通过提问了解学生对上节课掌握情况四、设计教学过程 1、选择适当的教学模式、方法和策略：（1）模式：启发—引导模式、自学—讨论模式、探究模式、课题研究模式、合作学习模式。（2）方法：讲授法，直观法，实践法，讨论法，谈话法，实验法，阅读法；悬念法，暗示法，图示法等。（3）策略：诱发学习动机的策略，突出教学重点的策略，化解教学难点的策略；概念转变策略，任务驱动策略，图示策略，分层教学策略，创设情境（探究式教学）的问题探究的策略；结构先行的策略，探究的策略，峰回路转的策略，设置陷阱的策略，以趣激疑的策略，协作学习的策略，提供辩论的策略，以直观促抽象的策略等。

电势能和电势教案

1.4电势能电势（一）引入新课一种方法：复习静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。另一种方法：复习功和能量的关系。从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？引入新课。（二）进行新课 1．静电力做功的特点结合课本图1。4-1（右图）分析试探电荷q 在场强为E 的均强电场中沿不同路径从A 运动到B 电场力做功的情况。（1）q 沿直线从A 到B （2）q 沿折线从A 到M 、再从M 到B （3）q 沿任意曲线线A 到B 结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos θ 结论：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。引入：与重力做功类似，重力做功也与路径无关，只与始末位置有关。同时重力做正功重力势能减小，做负功重力势能增加。那么电场力做功与电势能又有怎样的关系。 2．电势能（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，这种势能叫做电势能。（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变化量（类比重力做的功等于重力势能的变化量）。写成式子为：PB PA E E W A B -= （3）注意： ①电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加 ②电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。（4）求电荷在电场中A 、B 两点具有的电势能高低将电荷由A 点移到B 点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A 点电势能大于在B 点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B 点的电势能小于在B 点的电势能。引入：根据电场力做功只能判断两点电势能的高低，而不能确定某点的电势能，如何求电荷在电场中某点具有的电势能？若要确定电荷在电场中某位置的电势能，应先规定电场中电势能的零位置（5）电势能零点的规定电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0（大地或无穷远默认为零）（6）求电荷在电场中某点具有的电势能电荷在电场中某一点A 具有的电势能E P 等于将该点电荷由A 点移到电势能零点电场力所做的功W 的。即E P =W 例：在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电

“电势能与电势”教学设计

选修3－1“电势能与电势”教学设计江苏省无锡市玉祁中学高金华【教材分析】本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。【教学目标】 1．知识与技能 ·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。 ·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。 ·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。 2．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。 ·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 ·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．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、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。

1.4《电势能和电势》规律总结

第四节“电势、电势差、电势能”规律总结 1、电场力做功与重力做功的类比记忆 W=FS=qES. S应是沿电场线方向的位移，电场力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关? (1)即电场力做功与路径无关，与初末位置沿电场线方向的距离有关。 (2)电场力做正功，电势能减少 (3)电场力做负功，电势能增加重力做功问题 (1)重力做功与路径无关 (2)重力做正功，重力势能减少 (3)重力做负功，重力势能增加技巧：看到电场力，马上换成重力；看到电场力做正功，马上换成重力做正功(如物体从高处下降到低处)，则势能减少；看到电场力做负功，马上换成重力做负功(如物体从低处上升到高处)，则势能增加； 2、电势差 ⑴ 也叫做电压，采用比值定义法：U AB=W/q, ⑵ 意义：表示将单位正电荷从 A点移动到B点时电场力所做的功。 ⑶单位：伏特(V) 如果电场力把电荷量为 1C的电荷从A点移动到B点时所做的功为1J，则A B两点间的电势差就是1V 3、电势 (1)电势定义：0 =Ep/q。在电场中，任意两点之间的电势差是完全确定的，为定值，但某点的电势则与选取的电势参考点有关，如果在电场中任意选定一个点做个参考点，规定这个点的电势为零，即该点为电势零点，就可以定义电场中其他点的电势 ⑵ 电势是标量，单位：伏特，简称伏，用V表示，1V=1J/ Co ⑶ 在离场源无穷远处电势为0:正电荷电场中，处处电势为正。负电荷电场中，处处电势为负。 ⑷ 沿电场线方向，电势逐渐降低。 4、电势能 (1)电荷在电场中具有的势能。和重力势能一样要确定零势能位置，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的电势能规定为零。比零电势能高的电势能为正，比零电势能低的电势能为负。 (2)电势能用Ep表示，单位：焦耳(J) (3)电势能与静电力做功的关系W=E PA—E PB,静电力做正功电势能减少，静电力做负功电势能增加。 (4)正电荷在高势处电势能高，低电势处电势能低： (5)负电荷在高势处电势能低，低电势处电势能高： (6)电势能计算公式：E p=q?。一定要代入电荷的符号 5、电势能、电势的大小、正负的判断方法： ⑴ 根据电场线判断：顺着电场线的方向电势降低，正电荷在电势高处，电势能大，在电势低_________ 处，电势能小，负电荷在电势高处，电势能小，电势低处，电势能大。 (2)根据检验电荷判断：电__________ 电荷的电势能增加。（3）根据电势能公式判断：Ep=q?。（注意：一定要代入电荷的符号） 6、等势面：电场中电势相等的点构成的面

《电势能与电势》教学设计

《电势能和电势》教学设计黄孝国皖郎溪县职业教育中心(242131) 【教材分析】本节容为高二物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学容，第三节是电场强度，第五节是电势差，本节起到承上启下的作用。教材从电场力对电荷做功的角度出发，得出在匀强电场中电场力做功与电荷的始末位置有关，而与电荷经过的路径无关的结论。进而指出这个结论在任何电场中都是适用的。并将电场力做功的特点与重力做功的特点类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能变化的过程，它不能决定电荷在电场中某点的电势能，因此要选定一个电势能零点。电势的概念既是重点，也是难点。由于学习重力势能时没有学习与电势相对应的物理量，如“重力势”，教材通过类比电场强度的定义方法来定义电势。在引入电势概念之前要先让学生体会到电势能的大小与试探电荷的电荷量有关，不能用来描述电场的性质。要让学生带着寻找一个与试探电荷无关的、完全由电场的性质决定的、可以描述电场能的性质的物理量去学习。等势面的概念是类比地理中的等高线引入的，这一概念学生不难把握，最后教材介绍了等势面的性质及用途。在阐述“等势面一定与电场线垂直”这一性质时，教材运用了反证法。本节容对学生能力的提高和物理知识的灵活运用起到了较好的促进作用。【教学目标】 1．知识与技能

（1）通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。（2）将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。认识电势能的相对性。（3）知道电势的定义方法及其定义公式、单位。（4）知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。 2．过程与方法（1）通过与前面知识的结合，理解电势能的变化与静电力做的功的关系，从而更好的理解电势能和电势的概念。（2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。（3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观（1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些抽象物理概念，增强科学探究的价值观。（2）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。【教学重点】明确静电力做功与电势能变化之间的关系，培养学生的科学探究能力。【教学难点】 1.电势能概念的建立。

人教版1优秀教案14电势能和电势

1.4 电势能和电势整体设计教学分析电势能、电势是电磁学开篇章节静电场中的重点内容，它从能量的角度反映了电场的性质。对它的研究为以后学习电功、电动势、电磁能奠定了知识基础。本部分内容尤其与日常生活和生产、科学尖端技术的应用与研究有着密切的关系，因而学好这部分知识有着广泛的实用价值。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法认识新知识，同时为具体的物理知识迁移作好思维铺垫。教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。教学目标 1．通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。 2．将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。认识电势能的相对性。 3．知道电势的定义方法及其定义公式、单位。 4．知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。教学重点难点 1．理解电势能、电势、等势面的概念及意义。 2．掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。教学方法与手段本节课突出类比法的思维特征和思维过程，适当强调类比过程中的求证环节。课前准备教学媒体：多媒体课件、挂图。知识准备：复习电场强度、电场线知识、重力做功及与重力势能的关系。教学过程导入新课 [事件1] 教学任务：创设情景，导入新课师生活动： [方法介绍]类比法是根据两个(两类)对象之间在某方面的相同或相似，而推出他们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法。具体说来，A事物具有属性a、b、c，又具有属性d。如果B事物具有属性a、b、c，那么，B事物也可能具有属性d。是否真是这样，需要得到实验的验证。展示表格

《电势能和电势》示范教案(新人教版)

第四节电势能和电势【教学目标】 1．知识与技能（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。（3）明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。（4）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。 2．过程与方法（1）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。（2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。（3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观（1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。（2）利用等势面图像的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。（3）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。【教学重点和难点】 1．重点理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

2．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】类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例、多媒体课件【教学过程】复习前面相关知识。 1．静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。 2．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：是什么转化为试探电荷的动能？一、静电力做功的特点结合课本图1。4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A 运动到B电场力做功的情况。（1）q沿直线从A到B （2）q沿折线从A到M、再从M到B （3）q沿任意曲线线A到B 结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos 与重力做功类比，引出结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。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？（移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。）

高中物理电势能和电势教案

电势能和电势倘若把一个静止的试探电荷放入电场中，他将在静电力的作用下作加速运动，经过一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。我们知道，这是静电力做功的结果，而功又是能转化的量度，那么，在这一过程中，是什么能转化为试探电荷的动能？这个能具有什么特点？它还可以引申出与它紧密相关哪些物理量？这些物理量具有怎样的性质？这就是本节课我们要讨论的问题。(板书：电势能和电势）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。 W＝F|AB|＝qE|AB| W＝F|AB|cosθ＝qE|AM| W＝W1+W2+W3+… 其中F＝qE，结果都一样即：W=qEL AM =qE|AB|cos 结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。二、电势能

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？（移动物体时重力做的功与路径无关）特征或性质静电场重力场 a 对场中的电荷有力的作用对场中的物体有力的作用 b 用比值“F/q”表示场的强弱用比值“F/m”表示场的强弱可见，静电场与重力场有某些特征是相似的。同一物体在地面附近的同一位置具有确定的重力势能。静电力做功也与路径无关，那是否也就能建立电势能的概念呢？ 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E p表示。 2.讨论：静电力做功与电势能变化的关系重力做的正功等于减少的重力势能，克服重力做的功等于增加的重力势能，用公式表示为W AB＝E pA－E pB＝－ΔE p。那么静电力做的正功也等于减少的电势能吗？克服静电力做的功也等于增加的电势能吗？用公式表示也是W AB＝E pA－E pB＝－ΔE p吗？根据动能定理，W AB＝E kB－E kA＝ΔEk。因为，根据能量守恒增加的动能等于减少的电势能，E kB－E kA＝E pA－E pB，所以W AB＝E pA－E pB＝－ΔEp。

电势能和电势教案(教师版)

4 电势能和电势教学思路通过比较重力场与电场——从重力做功引入电场力做功——重力势能引入电势能——零势能点——通过高度引入电势——等高线引入等势面【对比静电场与重力场】 [引入新课]可见，静电场与重力场有某些特征是相似的。根据两者的相似性，我们是否可以大胆的推测静电场的其他性质？下面我们进一步讨论这一问题。【电场力做功特点】属性c：在重力场中，重力做功与路径无关，静电力做功也与路径无关吗？ [求证]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。 W＝F|AB|＝qE|AB|W＝F|AB|cosθ＝qE|AM|W＝W1＋W2＋W3＋…＝qE|AM| 分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，从中找到共同点和不同点，联系前面所学的知识，归纳得出相关的物理知识。从中发现问题和知识结论。结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。【电势能】属性d：移动物体时重力做的功与路径无关，同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。静电力做功也与路径无关，是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？ [求证]在重力场中由静止释放质点，质点一定加速运动，动能增加，势能减少；如图所示，在静电场中，静电力做功使试探电荷获得动能，是什么转化为试探电荷的动能？(这种能量为电势能。) 属性e：重力做的正功等于减少的重力势能，克服重力做的功等于增加的重力势能，用公式表示为W AB＝E pA－E pB。那么静电力做的正功也等于减少的电势能吗？克服静电力做的功也等于增加的电势能吗？用公式表示也是W AB＝E pA－E pB吗？

电势能电势与电势差教案

§1.4 电势能电势与电势差 1．通过与重力做功情形的类比，认识电场力做功的特点． 2．理解电势能、电势、电势差，知道它们是从能的角度来描述电场的物理量，知道物理学常把无穷远和大地作为零电势点． 3．理解电场力做功与电势能变化的关系. 4．了解等势面的概念和特点．重点难点重点：理解电势能、电势、电势差的概念．难点：理解电势能、电势、电势差的概念． 1．重力做功和电场力做功 (1)物体在地球表面附近运动，重力做功与物体的质量以及起点和终点的位置有关，与________无关． (2)电荷在匀强电场中运动，电场力做功与电荷的______以及________的位置有关，而与________无关． 2．电势能 (1)物体在地球上因受重力而具有重力势能，电荷在电场中因受________而具有________． (2)若用W AB表示电荷从A点移动到B点的过程中电场力做的功，E p A和E p B分别表示电荷在A点和B 点的电势能，电场力做的功与电势能变化的关系式为：________． (3)若将无穷远处的电势能规定为零，电荷在某点(A点)的电势能大小等于将电荷从________移动到________电场力所做的功，即E p A＝W A∞. 3．电势与电势差 (1)电势(φ)是描述电场的________(填“力”或“能”)的性质的物理量．电场中某点(A点)的电势在数值上等于________由该点移动到参考点(零电势)时电场力所做的功，可表示为φ＝E p q.电势的单位是伏特 (V)，且1 V＝________． (2)电势差就是电场中两点间________的差值，如电场中A、B两点的电势差(从A点到B点)U AB＝________，且U AB＝－U BA. (3)电场中A、B两点的电势差U AB＝φA－φB，由于φA＝E p A q，φB＝ E p B q，W AB＝E p A－E p B，所以电场力做功与电势差的关系为U AB＝________，这也是计算电势差常用的公式．主题1：电场力做功特点问题：(1)如图甲所示，把一个正电荷q(重力不计)放到电场强度为E的匀强电场中的A点，电荷分别沿直线AB、折线ACB、曲线到达B点，三种情况下电场力做功是否相同？请用功的计算公式推导电荷分别沿直线AB和折线ACB运动时电场力所做的功．

电势能与电势教案

“电势能与电势”教学设计【教材分析】本节内容为物理选修3－1 中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，势差之前，位于电起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。【教学目标】 1．知识与技能 ?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。 ?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。 ?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。 2．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。 ?培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 ?通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．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、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 ?利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 ?在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。【教学重点和难点】 1．重点理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

1.4电势能和电势(一)导学案

1.4电势能和电势(一) 导学案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

§1.4电势能和电势（一）导学案学习目标： 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．会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功；3.能运用已学过的知识来帮助理解，迁移到新知识，如通过与以前所学知识结合，理解电势能与做功的关系，从而更好的了解电势能。 4．培养学生概括、归纳、类比的能力和抽象思维能力。 ?使用说明：①用20分钟时间，通过阅读课本内容，独立完成自主学习部分的内容。 ②独立完成针对性训练；课后完成拓展指导。③如遇到解决不了的问题，用红笔标注出来，以便在小组讨论时解决。 ?预习指导重点：理解掌握电势能的概念及意义。难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。引入课题：前面我们从电荷受到电场力的作用出发研究了电场力的性质，本节课我们从电场力做功、做功和能量的关系来研究电场能的性质。自主学习,合作探究：一、静电力做功的特点：试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同的路径从A点移动到B点，试计算以下几种情况下静电力对电荷所做的功： ①由A直接到B（图甲）： ②由A到M再到B（图甲）： ③由A沿曲线到B（图乙）由此可见，在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的有关，但与电荷经过的无关。二、电势能：回顾：前面学过的哪种性质力做功与路径无关？ 2

3 1.类比重力势能学习电视能： ①为什么电荷在电场中具有电势能？ ②静电力做负功，电势能；静电力做正功，。功是能量转化的量度，综上分析可得：静电力做功等于。表达式为：由上式，你是怎样理解“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的位置时所做的功”这句话的？若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电势能的零位置。通常把或的电势能规定为零。思考：把离场源电荷无限远处的电势能规定为零，在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为值，负电荷在任一点具有的电势能都为值；在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为值，负电荷在任意一点具有的电势能都为值。（填“正”或“负”） ? 小结： ? 针对性训练： 1.下列说法正确的是（） A.在电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少 B. 在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少 C.在电场中顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少 D.在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电荷电势能增加 2.一个电荷只在电场力作用下从电场中的A 点移到B 点时，电场力做了5×10－ 6J 的功，那么 ( ) A ．电荷在 B 处时将具有5×10－6J 的电势能 B ．电荷在B 处将具有5×10－6J 的动能 C ．电荷的电势能减少了5×10－6J D ．电荷的动能增加了5×10－6J 3.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 ．从a 到b 电势逐渐降低拓展提高： pB pA AB E E W -=

电势能(教学设计)

电势能（教学设计）、教学目标理解势能的概念。 2. 通过讨论静电力对试探电荷做的功，知道静电力做功与路径无关的特点。 3. 理解电势能的概念，理解电势能的变化与静电力做功的关系。认识电势能的相对性。 4. 会计算电荷在电场中移动时电场力所做的功和电势能的变化。、教材分析电势能是电场这一章节的重要概念，是重力势能、弹性势能基础上势能概念的又一个具体体现。三、学情分析对于学生来说，势能的概念一直是比较模糊的，在此基础上建立电势能的概念就更加困难。为此在教学中先通过分析重力、弹簧弹力、摩擦力做功的特点，让学生体会到有些力做功与路径无关，有些力做功与路径有关。做功与路径无关的力，才可引入与此力相对应的势能。四、教学重点 1.通过分析重力、弹簧弹力、摩擦力做功特点，进 rH 步

电场力做功的特点；电势能的概念五、教学难点电势能的概念的理解六、教学用时 1 课时七、教学过程 1.导入新课电荷放在电场中会受到静电力的作用，在力的作用下移动一段距离静电力会做功，根据所学的功、能关系可知，静电力做功的过程必然伴随着某种能量的转化，是电势能吗？ 2.如何分析能否引入电势能相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。这个概念比较抽象，可通过重力、弹簧弹力、摩擦力做功分别讨论。过程1：物体沿直线由A 移动至B。过程2：物体沿折线由A 先到M 再到B 。比较两次重力做功。结论：重力做功相同。光滑水平面上的物体与弹簧相连，将弹簧压缩到A 后放手，物体在AB 之间往复运动。过程1：物体由A 直接运动至O。过程2：物体由A 先到B 再到O。

电势差电势电势能教案

第2讲电势差电势电势能 ★一、考情直播考点一电势和电势差 1.电势差（1）定义：电荷q 在电场中由一点A 移动到另一点B 时，电场力所做的功W AB 与电荷量 q 的比值W AB /q ，叫做A 、B 两点间的电势差. （2）定义式：，电势差是，单位：V ，1V=1J/C. （3）计算式：U AB =Ed ，适用于电场，d 指 . 2.电势：电场中某点的电势，等于该点与零电势间的电势差，在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功，令φB =0，则φA =U AB =φA －φB ，单位：V. 特别要注意电势是标量，电势的负号表示了，电势的大小与零势点的选择， [例1]如图(a ）所示，AB 是某电场中的一条电场线．若有一电子以某一初速度并且仅在电场力的作用下，沿AB 由点A 运动到点B ，其速度图象如图(b)所示．下列关于A 、B 两点的电势?和电场强度E 大小的判断正确的是（） A.B A E E > B.B A E E < C.B A ??> D. B A ??< [解析]从v-t 图易知电子做加速度逐渐减小的变减速运动，故电子所受电场力与运动方向相反，场强的方向由A 指向B ，因为沿着电场线的方向电势降低，故B A ??>，又加速度逐渐减小，故B A E E >

[答案]AC [方法小结]要比较电场中两点电势的高低，关键在于判断电场线的方向. 考点二电场力中的功能关系 1．电势能：电荷在电场中所具有的能叫电势能.单位：焦耳（J ） 2．电场力的功与电势能变化的关系：，电场力做正功，电势能；电场力做负功，电势能 . 3．特点：电势能是电荷与所在电场共有的，且具有，通常取无穷远处或大地为电势能的零点. 4.当只有电场力做功时，电荷的和守恒，当只有电场力和重力做功时， [例2] (2007·海南）如图9-37-5所示，固定在Q 点的正点电荷的电场中有M 、N 两点，已知NQ MQ <，下列叙述正确的是（）Ａ.若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做功，电势能减少Ｂ.若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做功，电势能增加Ｃ.若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做功，电势能减少Ｄ.若把一负的点电荷从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 [解析]把正电荷从M 点移到N 点，电场力做正功，根据E W ?-=，可知电势能减小，把负电荷从M 点移到N 点，电场力做负功，电势能增加，负电荷从M 点移到N 点电场力做负功，从N 点移到M 点，电场力做正功，两者大小相等，总功为零，电势能不变. [答案]AD [方法技巧]本题考查电场力做功与电势能变化之间的关系，电场力做功与电势能变化之间的关系为E W ?-=，可类比重力做功的特点. [例3]如图所示，平行直线、、、、，分别表示电势为-4 V 、-2 V 、0、2 V 、4 V 的等势线，若AB=BC=CD= DE= 2 cm ，且与直线MN 成300角，则（） A ．该电场是匀强电场，场强方向垂直于A A '，且左斜下 B ．该电场是匀强电场，场强大小E=2 V/m C ．该电场是匀强电场，距C 点距离为2 cm 的所有点中，最高电势为4V ，最低电势为-4V D ．该电场可能不是匀强电场，E=U/d 不适用 [解析]因等差等势线是平行线，故该电场是匀强电场，场强和等势线垂直，且由高等势线指向低等势线，故AD 错误， m V AB U E AB /20030 sin )102(230sin 2=?==- 图9－37－5

电势能和电势说课稿教案教学设计

电势能和电势教学目标：（一）知识与技能 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。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：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。教学难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。教学过程：（一）复习引入 1．静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。 2．复习功和能量的关系。从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？引入新课。（二）新课教学 1．静电力做功的特点结合课本图1.4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。（1）q沿直线从A到B （2）q沿折线从A到M、再从M到B （3）q沿任意曲线线A到B

结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos θ 结论：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。与重力做功类比，引出： 2．电势能（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，这种势能叫做电势能。（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变化量。写成式子为：PB PA E E W AB -= 注意： ①.电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加 ②.电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。 ③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。 ④．求电荷在电场中某点具有的电势能电荷在电场中某一点A 具有的电势能E P 等于将该点电荷由A 点移到电势零点电场力所做的功W 的。即E P =W ⑤．求电荷在电场中A 、B 两点具有的电势能高低将电荷由A 点移到B 点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A 点电势能大于在B 点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B 点的电势能小于在B 点的电势能。 ⑥电势能零点的规定若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。关于电势能零点的规定：P 19（大地或无穷远默认为零）所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功。如上式若取B 为电势能零点，则A 点的电势能为：

14电势能和电势教案

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i i i i I I ! !电力的功、电势能的关系。 I I i i I I i \ 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。 i i I I i i 4、理解电势与场强无直接的关系。 I I I I ■?■ ■■■?■ ■■ ■ ■ ■■ ■ ■ | ■■ ■ ■■ ■ ■■ ■ ■ | ■■ ■ ■■ ■■ ■ ■■ ■ ■■ ■ ■■ ■ ■■■■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。 _____________ I_____________________________________________________________________ I I I I 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。 ■ I I I I I I ! ! 2、电势与场强无直接的关系； I I I I I I I I I I | | 3、掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。教学过程一讲导入章静电场中的重要组成重要组成部分，也是难点部分。我们在第二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

电势能与电势教案教案资料

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“电势能与电势”教学设计【教材分析】本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。【教学目标】 1．知识与技能 ·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。 ·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。 ·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。 2．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。 ·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 ·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．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、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 ·利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 ·在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。

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实用标准文档文案大全《电势能和电势》教学黄孝国皖郎溪县职业教育中心(242131) 【教材分析】本节内容为高二物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，第三节是电场强度，第五节是电势差，本节起到承上启下的作用。教材从电场力对电荷做功的角度出发，得出在匀强电场中电场力做功与电荷的始末位置有关，而与电荷经过的路径无关的结论。进而指出这个结论在任何电场中都是适用的。并将电场力做功的特点与重力做功的特点类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能变化的过程，它不能决定电荷在电场中某点的电势能，因此要选定一个电势能零点。电势的概念既是重点，也是难点。由于学习重力势能时没有学习与电势相对应的物理量，如“重力势”，教材通过类比电场强度的定义方法来定义电势。在引入电势概念之前要先让学生体会到电势能的大小与试探电荷的电荷量有关，不能用来描述电场的性质。要让学生带着寻找一个与试探电荷无关的、完全由电场的性质决定的、可以描述电场能的性质的物理量去学习。等势面的概念是类比地理中的等高线引入的，这一概念学生不难把握，最后教材介绍了等势面的性质及用途。在阐述“等势面一定与电场线垂直”这一性质时，教材运用了反证法。本节内容对学生能力的提高和物理知

识的灵活运用起到了较好的促进作用。【教学目标】实用标准文档文案大全1．知识与技能（1）通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。（2）将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。认识电势能的相对性。（3）知道电势的定义方法及其定义公式、单位。（4）知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。2．过程与方法（1）通过与前面知识的结合，理解电势能的变化与静电力做的功的关系，从而更好的理解电势能和电势的概念。（2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。（3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。3．情感、态度与价值观（1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些抽象物理概念，增强科学探究的价值观。（2）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。【教学重点】明确静电力做功与电势能变化之间的关系，培养学生的科学探究

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