第10章 第1节 电势能和电势（课件+课时作业）-新教材高中物理必修第三册【优化指导】人教版

第1节　电势能和电势 [核心素养] [学习目标] 1.物理观念：电势能、电势． 2．科学思维：电场力做功和电势能的变化、电势高低的判断． 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. 一、静电力做功的特点 1．特点：在静电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关． 2．适用范围：结论对于匀强电场和非匀强电场均适用． 二、电势能 1．概念：电荷在电场中的势能叫做电势能，可用Ep表示． 2．大小：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功． 3．与静电力做功的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，用公式表示WAB＝EpA－EpB.电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加． 4．相对性：电势能的数值大小与零势能点的选取有关，通常把离场源电荷无限远处或大地表面上的电势能规定为0． 三、电势 1．电势 定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 公式 φ＝ 单位 在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号为V,1 V＝1 J/C 标矢性 电势是标量，只有大小没有方向，但有正负之分 相对性 电场中各点的电势的高低，与所选取的电势零点的位置有关，一般情况下取离场源电荷无限远处或大地为电势零点 1．判断正误． (1)电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同．(×) (2)电场力做正功，电荷的电势能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加．(√) (3)确定电荷在某点的电势能应先规定零势能点．(√) (4)电荷在电势高处具有的电势能大．(×) (5)场强为零处，电势一定为零．(×) 2．如图所示，电场中a、b、c三点，ab＝bc，则把点电荷＋q从a点经b点移到c点的过程中，电场力做功的大小关系有(　　) A．Wab＞Wbc　　　　　 B．Wab＝Wbc C．Wab＜Wbc D．无法比较 C　[由电场线的疏密可知，a点的场强最小，c点的场强最大，位移相同时，bc段受到的平均电场力大，所以Wab＜Wbc.] 3．电场中有A、B两点，把电荷从A点移到B点的过程中，电场力对电荷做正功，则(　　) A．电荷的电势能减小 B．电荷的电势能增加 C．A点的场强比B大 D．A点的场强比B小[来源:学_科_网] A　[若电场力对电荷做正功，电势能必然减小，克服电场力做功，电势能增加，故A正确，B错误；无法由做功情况判断场强的大小，故C、D均错误．] 4．关于同一电场的电场线，下列表述正确的是(　　) A．电场线是客观存在的 B．电场线越密，电场强度越小 C．沿着电场线方向，电势越来越低 D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小 C　[电场是客观存在的，而电场线是假想的，A错；电场线越密的地方电场越强，B错；沿着电场线的方向电势逐渐降低，C对；负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功，电势能增加，D错．] 探究点一　电场力做功和电势能 如图所示，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． (1)分别计算甲、乙丙三图中静电力对电荷做功的多少？请你总结静电力做功的特点． 提示　可以根据功的公式W＝FLcos θ计算出各种情况下电场力做的功． ①图甲中，静电力对电荷所做的功W＝F·|AB|＝qE·|AB|＝qE·|AM|． ②图乙中，静电力对电荷所做的功W＝F·cos θ|AB|＝qE·|AM|． ③图丙中，用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线ANB，与静电力平行的短折线的长度之和等于|AM|，因此静电力对电荷所做的功W＝W1＋W2＋W3＋…＝qE·|AM|． 静电力做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关． (2)结合图甲，类比重力做功与重力势能的关系，思考静电力做功与电势能有什么关系． 提示　在图甲中，正电荷从A移到B静电力做正功，电势能减少，正电荷从B移到A静电力做负功，电势能增加．重力做的功等于重力势能的减少量，即WG＝EpA－EpB．类似地，静电力做功与电势能的关系为：静电力做功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB． 1．由于电场力做功和重力做功相似，与路径无关，因此可以在电场中引入电势能的概念，电势能和重力势能也有很多相似之处． 2．电势能的性质 (1)标矢性：电势能是标量，有正负，但没有方向．电势能的正、负值仅表示大小，正值表示电势能大于参考点处的电势能，负值表示电势能小于参考点处的电势能． (2)相对性：电势能的相对性，其大小与选定的参考点有关．确定电荷的电势能首先应当确定参考点，也就是零势能点的位置． (