高一物理电场力做功、电势差、电势能、电势、电势差与电场强度的关系北师大版知识精讲.docVIP

高一物理电场力做功、电势差、电势能、电势、电势差与电场强度的关系北师大版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 电场力做功、电势差、电势能、电势、电势差与电场强度的关系 二. 知识总结归纳 1. 重力做功与电场力做功比较 （1）在重力场中，同一物体从A点移到B点，重力做功与路径无关，只跟A、B两点高度差有关。 （2）在电场中，可以证明，同一电荷从A点移到B点，电场力做功也与路径无关。 2. 电势差UAB： （1）定义：电荷q在电场中由A点移到B点时，电场力所做的功WAB与电荷的电荷量q的比值。 （3）单位：在国际单位制中，是J/C，称伏特，简称伏。符号为V。 （4）注意：UAB只取决于电场及A、B两点位置，与被移动电荷无关，是从能量角度来反映电场性质的物理量。 的电势差，也等于单位正电荷由该点移到参考点时电场力所做的功。 （3）电势和电场线方向的关系：沿着电场线方向，电势越来越低。 （4）注意：电势具有相对性，必须先确定零电势参考点，才能确定电场某点的电势值。一般取大地或无穷远的电势为零电势，电势差与零电势的选取无关。 4. 电场力做功与电势差关系： WAB＝qUAB（此公式的应用可严格按各量的数值正负代入求解，也可只是把各量的数值代入求解，再用其他方法判出要求量的正负）。 5. 匀强电场中电势差和电场强度的关系： 沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。 注意：（1）d必须是沿场强方向的距离，如果ab两点间距l不沿场强方向，计算电势差时，d的取值应为l在沿场强方向的投影，即为a、b两点所在的等势面的垂直距离。 （2）此两式只适用于匀强电场。 6. 电场强度的单位：N/C或V/m。 7. 场强E物理意义的另一种表达： 注意：E、数值没有因果关系，E大时只说明沿电场线方向变化快，可大可小甚至可以是零；反之，大时，E也可大可小甚至可以是零。它们的关系与加速度a和速度v的关系相似。 8. 等势面 （1）等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。 （2）等势面的特点： ①等势面一定跟电场线垂直； ②在同一等势面上移动电荷电场力不做功； ③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面； ④任意两个等势面都不会相交； ⑤等差等势面越密的地方电场强度越大。 9. 几种电场等势面的分布：匀强电场、点电荷形成的电场、等量异种电荷的电场、等量同种电荷的电场、带电导体周围的电场（见课本）。 【典型例题】 例1. 分析与解答：可以用以下三种方法来分析。 （方法一）严格按各量的数值正负代入公式求解： （方法二）不考虑各量的正负，只是把各量数值代入公式求解，然后再用其他方法判出要求量的正负： 则场强方向与位移方向大致相同， （方法三）整体法： 求N点电势时把电荷从S点移到M点再到N点看成一个全过程。 以上三种方法，各有优点，任同学们选择，一般情况下能用“整体法”优选“整体法”。 例2. 分析和解答：正确的答案是C。 可以借助电场力做功的特性与重力做功的特性相似来分析，当重力对物体做正功时，重力势能减少，当重力对物体做负功时，重力势能增加。在电场中，不管是哪种电荷，只要是电场力对移动电荷做了正功，该电荷的电势能一定减少，反之，电场力做了负功，该电荷的电势能一定增加，且电场力做功的多少等于电势能变化的多少。 例3. 如图1所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点，电势能增加，试判定a、b两点电势高低。 图1 分析和解答：可用下面三种方法来分析： 方法一：利用电场线方向来判断： 由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷运动方向相反，从b指向a，而负电荷受电场力的方向和场强方向相反，所以场强方向应是从a指向b，因此电场线的方向是从a指向b。 方法二：利用电场力做功公式来判断： 方法三：利用电势能公式来判断： 而对负电荷，q为负值，在电势越高的地方电势能越小。而本题已知条件是负电荷在a点电势能较小。 由以上解法可见，（方法一）和（方法三）都较为简便，用（方法一）时，关键是判 行分