高中物理人教版选修31 第二章电势差与电势能精华教案_高中物理电势和电势差

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第二章电势差与电势能

第一节 电场力做功与电势能

1.静电场和重力场的作用特点是一样的。一个物体在重力场的不同高度具有不同的重力势能，同样的，一个电荷在电力场的不同电势中具有不同的电势能。物体在同一个重力场的相同高度的中具有同样的重力势能，把这些同样高度的点叫做等高面，物体在等高面上移动时重力不做功；电荷在同一个电力场的同样电势点上具有同样的电势能，把这些电势相同的点叫做等势面，电荷在等势面上移动时静电力不做功。

2.电场力做功和重力做功类似，电场力做了多少功，那么电荷的电势能就减少了多少：WAB=EpA-EpB =-ΔEp；正电荷顺着电场线方向运动电势能减少，负电荷顺着电场线方向运动电势能增加。

3.在计算关联系统的运动状态变化时，如果并未具体描述运动/受力的末状态，那么应该从受力等角度分析最终运动/受力的状态，而不是想当然的得出最终状态并直接进行计算，这是未经认真思考最容易犯的错，将导致计算方向和结果完全错误。例如某个在电力场中的关联系统，最终平衡状态还受到电场力的作用，绝不能仅仅考虑重力。

4.什么是匀强电场，即电场强度处处相等的电场，在其中的电荷受恒力。若电荷在电场中仅受电场力的作用下做匀变速直线运动，说明电荷受到的力为恒力，也就是电场强度处处相等，说明这是一个匀强电场。

5.由于电势不像高度那么直观，所以在判断电势能是否增加或者减少的时候，可以通过判断电场力对电荷做正功还是负功来决定。如果电场力对电荷做正功，那么电荷的电势能就减少，也就是电荷从电势高的位置往电势低的位置运动了，对负电荷则反之。这是求解电势/电势能变化问题的最基本方法。

第二节 电势与等势面

1.电势的定义是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φ表示，定义式可以有正负。

2.电势高低的判断方法。第一，电场线法：顺着电场线方向电势越来越低，若规定无穷远处电势为零，那么正电荷产生的电场中电势为正值，负电荷产生的电场中各点电势为负值。越靠近正电荷的地方电势越高，越靠近负电荷的地方电势越低。第二，电势和电势能的关系判断法：先由电场力做功情况判断电势能变化，再由电势和电势能之间的关系判断电势的升降情况。3.正电荷在电势越高的地方电势能越高；而负电荷则相反，在电势越高的地方，电势能越低。

4.电势和电场强度的大小不存在任何关系，电势大场强不一定大，场强大电势不一样大。电势为零场强不一定为零，场强为零电势不一定为零。比如说，在匀强电场中，电场强度处处相当，但是电势能却有所不同，对于参考点，电势能可以为零，但是场强显然不为零。另外，对于非匀强电场，场强为零的地方，电势能也不一定为零。至于电势能大小，这还与电荷的正负有关。5.如果题目中提到质子，那么就是正电荷，反之，如果题目中提到“电子”那么就默认为负电荷，这也是一个题给隐藏信息，需要注意。

6.P67例2变式迁移，3种解法，让学生能理解做功与电势变化的变化。

E

。电势是标量，没有方向，只有大小，q第三节 电势差与电场力做功

1.电势差UAB指的是A点的电势减去B点的电势，这和其他矢量的末量减去初量不同。UAB/q=WAB，也就是说W=qU。可见，电场中A、B两点间移动电荷q的过程中，电场力做的功W等于电荷量q和这两点之间的电势差UAB的乘积。电势差可以理解为高度差，其距离必须是沿着电场线方向上的距离。2.W=qEd，同时W=qU，所以可以得出U=Ed，也就是说，对于匀强电场，E=U/d。3.无论是否匀强电场都可以使用W=qU来计算做功，而W=Fd仅仅针对匀强电场。

4.U=Ed仅能用来计算匀强电场，非匀强电场虽然不能计算具体大小，但是可以定性判断两点电势差。

5.计算电场强度有3个公式，包括E=F/q（适用于一切电场），E=kQ/r2（仅适用于真空中且场源电荷Q是点电荷），E=U/d（仅适用于匀强电场）。要注意区别。

6.带电粒子以速度V0垂直射入匀强电场，沿着电场线的方向做匀加速直线运动，而垂直电场线或者说初速度的方向继续做匀速直线运动，类似于平抛运动。沿着电场线方向的这个运动称为偏转。偏移距离Y=qUL2/2mdV02，偏向角为tanφ=qUL/md V02，射出电场瞬间速度V的反向延长线与V0延长线的交点在L/2处。

7.带点粒子经电场U1加速后垂直射入另外一个匀强电场U2的运动规律为，偏向角tanφ=qU2L/2mdV02=U2L/2dU1，也就是说，任何同电性的粒子在同一加速电场加速下，射入同一偏转电场，偏移距离及偏向角都是相同的，和粒子的质量以及电荷量无关。

8.示波器的工作原理就是利用带电粒子在电场中的加速（加速电场）及偏转（偏转电场）。

9.基本粒子如电子质子离子等一般不考虑重力，但是不能忽略质量。带电粒子例如液滴、油滴、尘埃等，除非有明确说明或者暗示，不能忽略重力。10.关于重力场和静电场的比较，有助于学生的理解（P85）。

第四节 电容器电容

1.两个彼此绝缘相互靠近的导体都构成电容器，在某种电容器充电的过程中，随着两极板上分别充等量异种电荷量Q的增加，两极板间的电势差U增大，Q/U的比值不变；当极板上电荷量Q减少时，U也与Q同比例减小，因此，Q/U的比值也不变。我们把这个比值称为该电容器的电容，用符号C表示，单位为法拉，简称法，符号F。

2.虽然电容计算公式C=Q/U，但是C与Q或者U都无关，是个常数。3.C=εS/4πkd，其中ε是介质的相对介电常数，k为静电力常数，S为电容器正对面积，d为极板间距离。

4.电场力做功W=qU，电容器电容计算C=Q/U，注意q与Q不同，q是带电粒子的电荷量，而Q是电容器任意一个极板所带电荷量的绝对值。

5.平行板电容器的场强只与电荷量及面积有关。因为E=U/d=Q/Cd=4πkQ/S，也就是和距离d是没有关系的，无论如何变化距离，只要电荷量不变，那么场强就不变。

6.电势降低的方向不一定是电场线的方向，电势降低最快的方向才是。本章P94~P104暂时未看。