第十章 1 电势能和电势-2022-2023学年新教材高中物理必修第三册【金版教程】创新导学案课件PPT（人教版）

静电场中的能量 第十章 1．电势能和电势 1．知道静电力做功与路径无关。 2．理解电势能的概念，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．知道电势的定义及其定义式、单位，能根据电场线判断电势高低。 课前自主学习 起始位置 终止位置 无关 电场 减少 增加 零势能位置 0 无限远 大地表面 伏特 降低 无限远 大地 正 负 标量 提示：静电力做功为W＝qEd，与路径无关。＋q在A点的电势能为Ep＝qEd。 1.想一想 (1)如图所示，电荷沿直线AB、折线ACB、曲线AB运动，静电力做的功为多少？静电力做功与路径是否有关？若B点为零势能点，则＋q在A点的电势能为多少？ 提示 (2)某静电场的电场线分布如图所示，试比较图中P、Q两点的电场强度的大小及电势的高低。 提示：根据电场线的疏密可判断P点场强大于Q点场强；由于沿着电场线的方向电势逐渐降低，P点电势高于Q点电势。 提示 2．判一判 (1)静电力做功与重力做功相似，均与路径无关。(　　) (2)正电荷具有的电势能一定是正的，负电荷具有的电势能一定是负的。(　　) (3)静电力做功为零，电荷的电势能也为零。(　　) (4)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。(　　) (5)带电粒子一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动。(　　) (6)电势是标量，有正负，电势的正负不表示大小。(　　) √ × × × × × 课堂探究评价 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：在图甲中，将试探电荷＋q沿直线AB由A移动到B，静电力做的功是多少？ 提示：WAB＝F·|AB|cosθ＝qE|AM|。 活动2：在图甲中，将试探电荷＋q沿折线AMB由A移动到B，静电力做的功是多少？ 提示：将试探电荷＋q沿直线AM由A移动到M，静电力做的功为：WAM＝qE|AM|，由M移动到B静电力不做功，所以，沿折线AMB由A移动到B静电力做的功仍然是WAB＝WAM＋0＝qE|AM|。 提示 活动3：在图乙中，将试探电荷＋q沿曲线ANB由A移动到B，静电力做的功是多少？ 提示：可以把曲线ANB上的运动看成由无数个极细小的如甲图中的折线运动组成，只有＋q沿平行于电场线方向运动时静电力做功，而这些平行于电场线方向的位移之和为|AM|，故试探电荷所受静电力做的功仍然为qE|AM|。 活动4：由以上计算可以得出什么结论？ 提示：静电力做的功跟路径无关，只取决于始末位置。 提示 1．静电力做功的特点的理解 静电力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，这是静电力做功的特点，与重力做功特点相似。 不管电场是否为匀强电场，静电力做的功都只与电荷的始末位置有关，与电荷经过的路径无关。 2．静电力做功正负的判断 (1)根据静电力方向和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，静电力做正功；夹角为钝角，静电力做负功。 (2)根据动能的变化情况判断(粒子只受静电力作用)：若粒子的动能增加，则静电力做正功；若粒子的动能减少，则静电力做负功。 例1　如图所示，在电场强度为E的匀强电场中有间距为l的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷，静电力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，静电力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，静电力做的功W3＝________。由此可知，电荷在电场中移动时，静电力做功的特点是__________________________________。 与路径无关，只与初、末位置有关 提示：匀强电场中，静电力做功W＝qElcosθ。 (2)由A→B，沿各路径静电力做功有何关系？ 提示：静电力做功与路径无关，由A→B，沿各路径静电力做功相等。 规范解答 解析　静电力做的功与电荷经过的路径无关，故D正确。 [变式训练1]　如图所示，将正电荷从A移动到C的过程中，下列说法正确的是(　　) A．从A经B到C静电力对电荷做功最多 B．从A经M到C静电力对电荷做功最多 C．从A经N到C静电力对电荷做功最多 D．不管将正电荷经由哪条路径从A移动到C，静电力对其做功都相等，且都做正功 答案 解析 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：对比静电力做功与重力做功的特点，它们有什么相同之处？重力做功引起重力势能的变化，静电力做功引起什么能的变化？ 提示：静电力做功和重力做功都与路径无关。静电力做功引起电势能的变化。 活动2：重力做功与重力势能变化的关系是什么？由此猜测静电力做功与电势能变化的关系是什么？ 提示：重力对物体做正功，重力势能减少；重力对物体做负功，重力势能增加；且WG＝Ep1－Ep2。由此猜测，静电力做正功时，电势能减少；静电力做负功时，电势能增加；且WAB＝E