第十章 静电场中的能量（精品课堂）-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【精彩三年】课程探究与巩固教师用书word（人教版）浙江专用

1　电势能和电势 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江学考 链接浙江选考 1．知道静电场中的电荷具有电势能。 2．了解电势能、电势的含义 物理观念：理解静电力做功的特点，电势、电势能的概念，电势能与静电力做功的关系。 物理思维：电势是标量，符合代数运算法则 1．电势能 2．电势 1．电势能 2．电势 (见学生用书P13) 知识点一　电势能 1．静电力做功的特点：在电场中移动电荷时，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．电势能：电荷在电场中也具有势能，我们称这种形式的能为电势能。 3．静电力做功与电势能的关系：用WAB表示电荷由A点运动到B点静电力所做的功，EpA和EpB 分别表示电荷在A点和B点的电势能，则它们之间的关系为WAB＝EpA－EpB。 4．电势能是标量：只有大小，没有方向。电势能的正负表示__大小__，正表示比0大，负表示比0小。 5．零电势能的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0。 【思辨】 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (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。(　√　) 2．思考题 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。 (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。 【答案】 (1)可以根据功的公式W＝FL cos 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·|AB|cos θ＝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)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，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。 知识点二　电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势。 如果用φ表示电势，用Ep表示电荷q的电势能，则φ＝。 2．单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是__V__。1 V＝1 J/C。 3．沿着电场线方向电势逐渐__降低__。 4．零电势的选取：在物理学的理论研究中常取离场源电荷无限远处的电势为 0，在实际应用中常取大地的电势为0。 5．电势是标量：只有大小，没有方向。电势的正负表示高低，正表示比0高，负表示比0低。 【思辨】 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电势与试探电荷的电荷量成反比，与试探电荷受的静电力成正比。(　×　) (2)电荷在电势高处具有的电势能大。(　×　) (3)场强为零处，电势一定为零。(　×　) 2．思考题：下图为描述某一静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，它们的电势φa、φb、φc的大小关系是什么？ 【答案】 φa>φb>φc (见学生用书P14) 1．在电场中(包括非匀强电场中)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．除静电力外，做功只与起始位置和终止位置有关的还有重力、弹簧弹力等。 如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，静电力做功为W1；第二次沿路径AMB移动该电荷，静电力做功为W2；第三次沿曲线AB移动该电荷，静电力做功为W3，则(　C　) A．W1＞W2＞W3　　　B．W1＜W3＜W2 C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2＜W3 【解析】 第一次沿直线AB移动该电荷，静电力做功W1＝qE|AB|cos ∠BAM＝qE|AM|；第二次沿路径AMB移动该电荷，静电力做功W2＝qE|AM|；第三次沿曲线AB移动该电荷，如图，由微元法可求得静电力做功W3＝qE|AM|，故W1＝W2＝W3，即静电力具有“做功的数值只跟始末两点的位置有关，而和所经过的路径的形状无关”的特点。 1．力做功只与起始位置和终止位置有关的，可引入与位置有关的势能。例如重力与重力势能，弹簧弹力