新课引入
上一节，我们运用比值的方法，引入了描述电场的一个重要物理量——电场强度，初步认识了电场的力的性质。今天，我们进一步从电荷在电场中移动时电场力做功，引起电荷能量变化的关系上，研究电场能的性质。
引言
第一章 静电场
1.4 电势能和电势
选修3--1
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、静电力的功与电势能的关系。
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。
学习目标
如图，在这个电场中
的A点，将一个试探电荷
由静止释放。在静电力的
作用下从A开始经C到B的
过程中，其动能越来越大。请思考试探电荷的动能从何而来?是什么能转化为试探电荷的动能的？在这一过程中是谁做的功？
问题思考
问题1：如图所示，正电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线AB,从A移动到B时电场力做的功为多少？
F
问题探究
W= Eqcos ｜AB ｜= Eq·｜AM｜
？
q
A
M
W=qE·｜AM｜
F
问题探究
问题2：正电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿折线AMB从A移到B,电场力做了多少功？
B
M
问题探究
问题3：求试探电荷＋q沿曲线AC，从A移动到C时电场力做的功？
W= qE·｜AM｜
N
在匀强电场中移动电荷时，静电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。
此结论，对于非匀强电场也适用。
归纳总结
做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
(提示：与重力做功类比思考）
电场力做功与电势能有什么关系？
1.定义：电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。
新知学习
问题思考
正电荷从A点移到B点时,电场力做正功,电荷的电势能减少.
正电荷从B点移到A点时, 电场力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.
如果是负电荷情况相同
2.变化：电场力做功与电势能的关系
新知学习
物体被举高具有重力势能。
（1）电荷在电场中具有电势能。
重力对物体做正功，物体的重力势能减小
（2）电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小。
重力对物体做负功，物体的重力势能增大
（3）电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大。
新知学习
3.特性（与重力势能比较）
重力做多少功，物体重力势能就变化多少。
（4）电场力做多少功，电荷电势能就变
化多少。
重力势能是相对的，与零势能面有关
（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。
电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。
新知学习
3.特性（与重力势能比较）
（7）电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。
（6）电势能是标量。
由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。
电势能为负表示电荷在该处的电势能比 零还要小.（正负表示大小）
电势能是相对的，与零势能面的选择有关。
新知学习
二、电势能
3.特性（与重力势能比较）
重力势能和电势能类比
重力：地球和物体之间存在的吸引力
电场力：电荷之间的相互作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh
有电场力就有相应的电势能EP
Ep由物体和地面间的相对位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
W重 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
归纳比较
二、电势能
例1．右图中MN为电场中某一条电场线方

向向右，在线取两点a、b 今将一电荷＋q

从a移到b则（ ）
A.电场力做正功，＋q的电势能增加；B.电场力做负功，＋q的电势能增加；C.电场力做正功，＋q的电势能减少；D.电场力做负功，＋q的电势能减少。
C
活学活用
例题讲解
例2：A和B为电场中某条电场线上的点，如图：将q=4×10-9的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5 ×10-7J，则：
⑴电场方向由A→B还是B→A？
⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？
活学活用
例题讲解
问题： 电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能”呢？
探究：电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。
问题探究
1.意义：描述电场的能的性质的物理量。
如图，设想把一试探电荷+q 放在电场中某处A或B。它们在电场力F的作用下均移至无限远处。则有：WA>WB
那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？
EpA-0>EpB-0
同理可知：若试探电荷为-q，也有：
也就是说，比值EpA/q的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。
三. 电势
新知学习
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫该点的电势.
3. 公式:
4. 单位: 伏特 符号为V
1 V = 1 J/C
2. 定义:
数值上等于单位正电荷在该点的电势能的大小
三. 电势
新知学习
5. 特性：
（1）标量性：电势仅有高低而没有方向，它是标量。
（2）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。
（3）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。
新知学习
三. 电势
5. 特性：
问题1.沿着电场线方向,电势将怎样变化?
问题探讨
沿电场线方向电势降低。
问题2. 如何确定电场中某点的电势？
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.)
高度和电势
重力场中，同一物体在不同位置，Ep不同。
电场中，同一电荷在电场中的不同位置,EP不同。
不同物体在同一位置，
Ep正比于质量m
不同电荷在同一位置，
EP正比于电量q
Ep/m = gh，h只与相对位置有关
EP/q 叫做电势 ， 只与相对位置有关

归纳比较
四、等势面
1.意义：在电场中常用等势面来表示电势的高低。
2.定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。
新知学习
3.图形：
4.特点：
（1）等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功；
（2）电场线总是从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。
新知学习
四、等势面
5.几种典型电场的等势面：
新知学习
四、等势面
新知学习
四、等势面
1.如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知：
A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B、粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C、粒子从K到L的过程中，电势能增加
D、粒子从L到M的过程中，动能减少
活学活用
课堂练习
2.如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则：
活学活用
课堂练习
3.如图所示，a、b、c、d为某电场中的等势面，一带正电粒子飞入电场后只在电场力作用下沿M点到N点的虚线运动．由图可知，四个等势面电势Ua、Ub、Uc、Ud由高到低的排列顺
序是_______，带电
粒子在M、N两点中，
电势能较大的是
_________点．
活学活用
课堂练习
4.如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为m的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为θ。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？
垂直悬线斜向上方
活学活用
课堂练习
1.课本“问题与练习”2、3、5、6做在书上；
作业
2.课本“问题与练习”1、4、7做在本子上；
作业布置
2017年2月15日星期三
3. 完成“创新设计”中的“智能检测”