第10章 第1节 电势能和电势（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版）

第十章　静电场中的能量 第1节　电势能和电势 [学习目标]　1.掌握静电力做功与路径无关的特点，理解静电力做功与电势能变化的关系，知道电势能的相对性(物理观念).2.理解电势的定义方法及其定义公式、单位(物理观念).3.学会从能量的角度分析电场的物质性，促进能量观的形成(科学思维)． 知识点一　静电力做功的特点 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． 知识点二　电势能 1．概念：电荷在电场中具有的势能，用Ep表示．静电力做的功等于电势能的__改变量__，用公式表示WAB＝__EpA－EpB__. 2．与电场力做功的关系：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到__零势能__位置时静电力所做的功． 3．相对性：电势能是__相对__的．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上的电势能规定为0. 知识点三　电势 1．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． (2)公式：φ＝. (3)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. (4)相对性：只有规定了零电势点之后，才能确定电场中其他各点的电势，一般选取__大地__或离场源电荷__无限远__处的电势为0. (5)标矢性：电势是__标量__，只有__大小__，没有__方向__，但有正、负之分． 2．电势与电场线的关系 沿电场线的方向，电势__逐渐降低__. 1．判断下列说法的正误． (1)电荷在电场中移动时，静电力对电荷一定做功．(　　) (2)正电荷的电势能一定大于零，负电荷的电势能一定小于零．(　　) (3)某一点的电势为零，其场强一定为零．(　　) (4)根据电势的定义式φ＝可知，电荷q的电荷量越大，电势越低．(　　) 答案　(1)×　 (2)×　 (3)×　 (4)× 2．电场空间中某点的电势为－8 V，将一个电荷量为q＝－2×10－8 C的电荷放在该点，该电荷的电势能为________J，若将该电荷拿走，则该点的电势将________(选填“减小”“增大”或“不变”)，再在该点放入一个电量为q1＝＋4×10－8 C的电荷，该点电荷的电势能为________J. 答案　1.6×10－7　不变　－3.2×10－7 考点一　对电场力做功的理解 【例题1】 如图所示，在场强为E的水平匀强电场中，一根长为l的绝缘杆，两端分别固定着带有电量＋q和－q的小球(大小不计)．现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，则转动过程中两个带电小球克服电场力做功为多少？ 思维导引：(1)搞清楚电场力的方向与位移方向之间的夹角；(2)判断电场力做正功还是做负功；(3)根据求总功的方法求解． 解析 电场力对带正电小球所做负功为W1＝－qE·(1－cos α)，电场力对带负电小球所做负功为W2＝－qE·(1－cos α)，转动过程中电场力对两小球做的总功为W＝W1＋W2＝－qEl(1－cos α)，即两个带电小球克服电场力做功为qEl(1－cos α)． 答案　qEl(1－cos α) 电场力做功正负的判断 1．根据电场力和位移的方向夹角判断，此法常用于匀强电场中恒定电场力做功情况的判断．夹角为锐角电场力做正功，夹角为钝角电场力做负功． 2．根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断，此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况，夹角是锐角电场力做正功，夹角是钝角电场力做负功，电场力和瞬时速度方向垂直时电场力不做功． 3．根据电势能的变化情况判断，由电场力做功与电势能变化的关系可知：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减小，则电场力做正功． 4．若物体只受静电力作用，可根据动能的变化情况判断，根据动能定理， 若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功． 带电体只在电场力作用下的能量转化规律 1．从动能定理角度考虑，带电体动能的变化量等于电场力对它做的功． 2．从电场力做功与带电体的电势能变化的关系考虑，带电体的电势能的减少量等于电场力对它做的功． 3．从能量守恒角度考虑，带电体动能的增加量等于它的电势能的减少量． 【变式1】 如图所示，一绝缘细杆的两端各固定着一个小球，两小球带有等量异种电荷，处于匀强电场中，电场方向如图中箭头所示．开始时，细杆与电场方向垂直，即在图中所示的位置Ⅰ；接着使细杆绕其中心转过90°，到达图中所示的位置Ⅱ；最后，使细杆移到图中所示的位置Ⅲ.以W1表示细杆由位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中电场力对两小球所做的功，W2表示细杆由位置Ⅱ到位置Ⅲ过程中电场力对两小球所做的功，则有(　　) A．W1＝0　W2≠0 B．W1＝0　W2＝0 C．W1≠0　W2＝0 D．W1≠0　W2≠0 答案　C 解析　设细杆长