1、电势能和电势 一、教学目标1在物理知识方面要求：（1）了解什么是电势。（2）掌握电势的概念，在头脑中建立不同场等势面图景。2渗透物理学方法的教育，运用理想化方法抽象出等势面的空间模型。二、难点、重点分析1难点是使学生掌握电势的概念，这一概念虽要求不高，却不好理解。2重点是掌握电势差。三、主要教学过程（一）引入新课前面我们曾经学习过用来描述电场力学性质的一个物理量场强（E）。下面一起来回忆一下有关内容：（1）电场的基本性质；（2）场强是怎么定义的，方向如何？电场除了具有力的性质外，还具有能的性质，用什么物理量来描述这一性质电势（U）。（二）教学过程设计1 电势能物体在重力场中具有重力势能，而电荷
2、在电场中也具有能电势能重力做功使物体重力势能减少，重力做多少功，重力势能就减少多少，减少的重力势能转化为动能或其它形式的能，那么电场力做功与电势能的变化有什么关系呢？类似的：（1）电场力做功使电荷的电势能减少；（2）电场力做多少功，电势能就减少多少；（3）减少的电势能转化为电荷的动能或其它形式的能教师指导学生阅读 104 页例题 2 归纳总结判断做功为正或负的方法方法（1）可以在计算时将 q、U 的正负关系直接代入；方法（2）在代入数值时以绝对值代入，再判断电场力做功的正负2、总结：（1）电场中两点间电势差，类同重力场中两点的高度差电势差： （1V 1J/C ）qWABU 与 W、q 无关（2
3、）设定零电势点，由电势差定义各个点的电势：电场中某一点的电势 ，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零点电势）时电场力所做的功注意：电势的大小与参考点的选取无关；电势差的大小与参考点的选取无关（3） ，沿着电场线的方向，电势越来越低BABU（4）电势能是电荷在电场中具有的能：电场力做功，电势能减少；做多少功，电势能就减少多少1电势 U放在电场中的电荷具有电势能，电势能与重力势能相似具有相对性。一般来说如果将一个检验电荷放在点电荷电场中，在无穷远处检验电荷具有的电势能为零。电场为做正功电势能减少，克服电场力做功，电势能增加。如图 1 所示，将一电量为 q 的正检验电荷放在正点电荷的电场中，B 点为
4、无穷远处。此时 q 具有的电势能为零，将 q 由 B 点移至 A 点，需克服电场力做功，电势能增加，如果克服电场力做功为 E，B 点电势能为零，所以 A 点电势能为 E，电势能与电量比为 E/q。换用 2q 的检验电荷，同理可知需克服电场力做功 2E，在 A 点具有电势能为 2E，电势能与电量比为 2E/2q=E/q，换用 nq检验电荷，从 B 点到 A 点需克服电场力做功 nE，在 A 点具有的电势能为 nE，电势能与电量的比值为 nE/nq=E/q。由此可见对于电场中的某一点来说，不同检验电荷具有的电势能不同但电势能与电量的比值相同，与检验电荷无关。如果将负检验电荷 q 从 B 点移至 A
5、 点，电场力做正功，电势能减少，B 点电势能为零，所以 A 点电势能为-E，但电势能与电量之比为-E/-q=说，在电场中的同一点，不同的检验电荷可以具有不同的电势能，但电势能与电量的比值与检验电荷无关，由场唯一决定，我们就把这一比值称为场中这一点的电势。如果用 U 表示电势，用 E 表示电荷 q 的电势能，那么 U=E/q（E、q、U 均可正可负，计算时带符号运算）。此式只是电势的定义式，而不是决定式场中某点电势由场唯一决定。场定了，场中某点电势就唯一确定了，与放不放检验电荷，放什么样的检验电荷无关。（1）电势是相对的，是相对于零势面来说的，一般选大地或无限远为零势面。（2）沿着电场线方向电势
6、降低。如图 2 所示：将正检验电荷 q 从无穷远分别移至 A，B，C，各点电场力所做负功为 EA，E B，E C，且 EAE BE C均为正值，E A/qE B/qE C/q。即UAU BU C0 沿着电场线方向电势降低，同理可证负电荷电场也如此。（3）正电荷电场中各点电势均为正；负电荷电场中各点电势均为负。关于正电荷的由（2）可知：关于负电荷由图 3 可知：将正检验电荷 q 从无穷远移至 A 点，电场力做正功，电势能减少无穷远处电势能为零，在 A 点电势能为负，电势能与电量之比为负，即电势为负。（4）电势是标量，只有大小没有方向。虽是标量但有正负，正的代表比零电势高，负的代表比零电势低，而不
7、代表方向。（5）电势的单位：伏特（V）教师出示图片：提出问题 1：在点电荷形成电场中有 A、B、C 三点，若将单位正电荷由 A 点移动到 C 点做功为 ；把单位正电荷由 B 点移动到 C 点做功为 ，如果 ，则 A、B 两点有什ACWBWCA么关系？单位正电荷从 A 点移动到 B 点时，电场力做功情况怎样？学生分析 ，教师总结：A、B 两点的电势相同单位正电荷从 A 点移动到 B 点时，电场力不做功教师讲解：一般说来，电场中各点的电势不同，但电场中也有许多点的电势相等我们把电场中电势相等的点构成的面叫等势面点 线 面等 势 点等 势 线等 势 面下面，我们从几个方面认识等势面：（1）在同一等势
8、面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功分析：因为等势面上各点电势相等，电荷在同一等势面上各点具有相同的电势能，所以在同一等势面上移动电荷电势能不变，即电场力不做功（2）等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直分析：假如不是这样，场强就有一个沿着等势面的分量，这样在等势面上移动电荷时电场力就要做功但这是不可能的，因为在等势面上各点电势相等，沿着等势面移动电荷时电场力是不做功的所以场强一定跟等势面垂直（3）等势面的排布：前面已经指出，沿着电场线方向电势越来越低可见，电场线不但跟等势面垂直，而且是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面对比书中的图片，类比等高线与等势面（4）几种典型场的等势面教师出
9、示媒体课件：点电荷的等势面演示：有关图片可以参考媒体资料（5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，它的表面是一个等势面分析：因为导体在静电平衡状态时内部场强处处为零，在导体的任意两点间移动电荷时电场力所做的功为零，因此导体内部各点电势相等推论：地球是一个大导体，处于静电平衡状态的地球以及与它相连的导体是等势体实际上常取地球和与地球的昂两的导体作为电势的参考位置，认为它们的电势为零由于实际中测定电势比测定电场要容易的多，因此常用等势面来研究电场，即先描绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面之间的关系描绘出电场线的分布3、例题讲解练习（参考典型例题）4、教师总结：（1）为了形象的描述电场中各个点电势的分布情况，由等势面和电场的垂直关系，可以根据等势面的分布情况知道电场的分布情况（2）有关等势面的认识需要注意A、在同一等势面上移动点电荷，电场力不做功B、电场线与等势面垂直C、处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面
