第一章 第四节 电势能与电势（Word教师用书）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（粤教版2019）

第四节　电势能与电势 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道静电场中的电荷具有电势能 2．了解电势能和电势的含义 1.物理观念：通过分析静电力做功，了解电势能概念的建立过程，知道电势的定义 2．科学思维：通过对知识的类比，培养学生对现象的归纳能力，对问题的分析、推理能力 3．科学探究：了解电势的引入过程，知道电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值表示电势是从匀强电场得出，但对于其他电场同样适用 4．科学态度与责任：利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲，体会不同的物理现象的共性特点 [对应学生用书P20] 一、电场力做功 1．静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qELcosθ.其中θ为静电力与位移方向之间的夹角． 2．静电力做功的特点：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(选填“有关”或“无关”)，与路径无关(选填“有关”或“无关”)． [思考] 如图，在电场强度为E的匀强电场中，一个点电荷＋q沿不同路径(①沿电场方向，②沿折线ACB，③沿曲线ADB)从A点移动到B点，分析讨论： (1)沿不同路径电场力做功相同吗？ (2)电场力对电荷做功的特点是什么？ 提示　(1)电场力做功相同． (2)电场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． 二、电势能 1．电势能：电荷在静电场中具有的势能，用Ep表示． 2．电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量． 表达式：WAB＝EpA－EpB. 3．电势能的大小：电荷在电场中某点的电势能大小就等于将电荷从该点移动到零电势能位置时电场力做的功，即EpA＝WAO. 4．零势能位置：电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无穷远处或大地处的电势能规定为零． [判断] (1)电势能是相对的，其大小与规定的零势能点有关．(√) (2)电场力做正功，电荷的电势能一定减小．(√) (3)电荷电势能的变化量与零势能点的选取有关．(×) 三、电势 定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比 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 电场中各点电势的高低，与所选取的零电势点的位置有关，一般情况下取离场源电荷无限远处或大地为零电势点 [判断] (1)电势有正负之分，是矢量．(×) (2)沿着电场线方向电势降低．(√) (3)电势降低的方向就是电场方向．(×) 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． (2)等势面一定与电场线垂直，即与场强的方向垂直，两个不同的等势面永不相交． (3)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面． [思考] 如图所示是我们在地理上学到的等高线的表示方法，类比到电场中，我们怎么用类似的方法表示电场中电势相等的各点呢？ 提示　等势面. [对应学生用书P21] 探究点一　电场力做功和电势能 类比法是根据两个(两类)对象之间在某方面的相同或相似，而推出他们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法．具体说来，A事物具有属性a、b、c，又具有属性d.如果B事物同样具有属性a、b、c，那么，B事物也可能具有属性d.是否真是这样，需要得到实验的验证. 特征或性质 静电场 重力场 1 对场中的电荷有力的作用 对场中的物体有力的作用 2 用比值“”表示场的强弱 用比值“”表示场的强弱 由表格可以看出，静电场与重力场有某些特征是相似的．根据两者的相似性，我们是否可以运用类比法大胆地推测静电场的其他性质？ 提示　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，计算这几种情况下静电力对电荷所做的功． 分析各种情况下的静电力做功的数据结果，从中找到规律． 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． 1．静电力的做功 (1)匀强电场中静电力做功的计算：如图所示，在场强为E的匀强电场中，将正电荷q从A移到B，若AB＝L，并且AB与电场线的夹角为θ.则静电力对电荷所做的功为W＝FLcosθ＝qELcosθ. (2)静电力做功的特点：静电场中，静电力做功只与移动电荷的电荷量以及起始和终止的位置有关，而与路径无关． 2．电势能的特点 (1)电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能． (2)电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小． (3)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关．确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置． 3．电势能增减的判断方法 (1)做功判断法