第一章 第4节 电势能与电势-【金版教程】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（粤教版2019）

第四节　电势能与电势 1．知道电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能变化的关系． 2．理解电势能、电势的概念，知道参考点的选取原则． 3．知道什么是等势面，掌握典型电场的等势面特点． 4．会根据电场线和等势面的规律分析带电粒子的运动轨迹问题． 一　电场力做功 在匀强电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的电量及其起点、终点的位置有关，与路径无关．上述结论也适用于非匀强电场． 二　电势能 1．电势能：电荷在静电场中的某一位置具有的势能，用符号Ep表示． 2．电场力做功与电势能变化的关系：电荷从点A移动到点B，电场力做功WAB等于始点的电势能EpA减去终点的电势能EpB，即WAB＝EpA－EpB． (1)电场力做正功，电荷的电势能减少； (2)电场力做负功，电荷的电势能增加． 3．电势能的大小：若将无穷远处的电势能定为零，电荷在电场中某点的电势能大小，等于将电荷从该点移动到无穷远处电场力所做的功． 4．电势能的系统性：电荷的电势能是由电荷和电场共有的． 三　电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比． 2．公式：φ＝． 3．单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，简称伏，符号是V，1 V＝1 J/C. 4．电势高低的判断：电场线指向电势降低的方向． 5．电势的相对性：只有在规定了电势零点之后，才能确定电场中某点的电势．一般选大地或离场源无限远处的电势为零． 6．电势是标量，只有大小，没有方向． 四　等势面 1．定义：电场中电势相同的各点构成的面． 2．等势面的特点 (1)在同一等势面上移动电荷时电场力不做功(选填“做功”或“不做功”)． (2)等势面一定与电场线垂直，即与场强的方向垂直． (3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面． 1．想一想 (1)如图所示，电荷沿直线AB、折线ACB、曲线AB运动，电场力做的功为多少？电场力做功与路径是否有关？若B点为零电势能点，则＋q在A点的电势能为多少？ 提示：电场力做功为W＝qEd，与路径无关．＋q在A点的电势能为EpA＝qEd. (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． 2．判一判 (1)电场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)电场力做功为零，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．(　　) (7)两个不同的等势面可能相交．(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)× 课堂任务　电场力做功与电势能 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沿路径s1(直线AB)由A移动到B，电场力做的功是多少？ 提示：电场力做功W1＝qEd(正功)． 活动2：在图乙中，将试探电荷＋q沿路径s2(折线ACB)由A移动到B，电场力做的功是多少？ 提示：沿斜线电场力做功W2＝qELcosθ＝qEd，沿竖直向上的路径不做功，故电场力做功为W2＝qEd(正功)． 活动3：在图丙中，将试探电荷＋q沿路径s3(折线ACB)由A移动到B，电场力做的功是多少？ 提示：沿三段水平线，电场力做功W3＝qEd1＋qEd2＋qEd3＝qEd，沿竖直向下和竖直向上的路径不做功，故电场力做功为W3＝qEd(正功)． 活动4：由活动1、2、3的计算可以得出什么结论？ 提示：由以上活动可以得出，在匀强电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的电量及其起点、终点的位置有关，与路径无关． 活动5：类比重力做功与重力势能，可以引入电势能——一个电荷在静电场中的某一位置具有的势能．如图丁所示，在匀强电场中，电荷从点A移动到点B，电荷电势能的变化与电场力做功有什么关系？ 提示：类似于物体重力势能变化与重力做功的关系，设电荷在匀强电场A、B两点所具有的电势能分别为EpA和EpB，电荷从点A移动到点B，电场力做功WAB等于始点的电势能EpA减去终点的电势能EpB，即WAB＝EpA－EpB. 活动6：根据图丁条件，能算出A点或B点电势能的具体数值吗？为什么？试根据已学知识提出可行的解决办法． 提示：不能，由电场力做功只能知道电势能的变化量，而不能算出电荷在电场中某点的电势能的数值．根据重力势能的有关知识，即通常规定地面处的重力势能为零，物体从某点移动到地面过程中重力做的功等于这一点重力势能的大小，类似地，我们可以规定电场中某点的电势能为零，则电荷在A点或