第10章 第1节 电势能和电势(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第1节　电势能和电势 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．通过计算在匀强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功跟路径无关的特点。 2．理解电势能的变化与静电力做功的关系，知道常见的电势能零点的规定方法 1．通过建立电势概念的过程，理解电势是从能的角度描述电场的物理量。 2．会判断电场中两点电势的高低 通过类比重力势能引人电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法，并进一步认识到物理学的和谐统一性 [对应学生用书P28] 知识点一 静电力做功的特点 1．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE·LABcos θ ，其中θ为静电力与位移间的夹角。 2．特点：在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❶。 1．只要电荷在电场中移动，电场力一定做功。(　×　) 2．静电力做功与重力做功类似，与初末位置有关，与路径无关。(　√　) 3．静电力做功虽然与电荷经过的路径无关，但与电荷移动的速度有关。(　×　) 知识点二 电势能❷ 1．概念：电荷在电场中具有的势能，用Ep表示。 2．静电力做功与电势能变化的关系 静电力做的功等于电势能的减少量，WAB＝EpA－EpB。当WAB为正值时，EpA＞EpB，表明电场力做正功，电势能减少；当WAB为负值时，EpA＞EpB，表明电场力做负功，电势能增加。❸ 3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力所做的功❹。 4．零势能点：电场中规定的电势能为0的位置，通常把电荷在离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为0。 1．某点的场强为0，电荷在该点的电势能一定为0。(　×　) 2．电势能是相对的，规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能不同。(　√　) 3．无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减少。(　√　) 知识点三 电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。 2．定义式：φ＝❺。 3．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。 4．特点 (1)相对性：电场中各点电势的大小，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取离场源电荷无限远处❻或大地的电势为0。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负❼。 5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。 1．电场线密集处场强大，电势高。(　×　) 2．电势有正、负，是矢量。(　×　) 3．沿电场线方向电势降低，与试探电荷的电性无关。(　√　) 批注❶：这个结论是由匀强电场推导出来的，但是也适用于非匀强电场。 批注❷：重力势能是物体与地球组成的系统共有的，电势能也是电荷与对它作用的电场共有的。 批注❸：这里我们又用到了通过某种力做的功来研究与它相关的能量问题的方法。 批注❹：电势能是一个相对量，电势能的大小与零势能位置的选取有关。 批注❺：比值法定义，电势不与电势能成正比也不与电荷量成反比，由电场本身决定。 批注❻：多远是“无限远”？在研究静电场的问题中，如果离场源电荷已经很远，以至于试探电荷已经不能探测到电场了，这点就可以算是“无限远”。 批注❼：电势的正负表示大小。 [对应学生用书P30] 探究点一　电场力做功与电势能　(能量观念之形成) ►情境探究 如图所示，甲图中质量为m的小球沿三种不同的路径下落高度h；乙图中带电荷量为＋q的小球在匀强电场E中沿三种不同的路径由A点移至B点。 (1)甲图中小球沿三种不同的路径下落高度h，重力做功是否相同？重力势能变化了多少？ (2)乙图中带电小球沿三种不同的路径由A点到B点的过程中，电场力做功相同吗？电势能变化了多少？ 提示：(1)重力做功相同，重力势能减少了mgh。 (2)电场力做功相同，电势能减少了EqL。 ►探究归纳 1．静电力做功的特点 (1)静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与具体路径无关，这与重力做功特点相似。 (2)静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，静电力做功的特点不变。 2．电势能的性质 性质 理解 系统性 电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能 相对性 电势能是相对的，其大小与选定的电势能为0的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定参考点 标矢性 电势能是标量，有正负但没有方向 3.静电力做功与电势能变化的关系 (1)WAB＝EpA－EpB。 静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。 (2)在同一电场中，正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小。 ►对点例练 将电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×