(教用word)第10章　1　电势能和电势-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册(人教版)

1　电势能和电势 核心素养目标 物理观念 科学思维 1．理解电势能、电势的概念，知道零电势参考点的选取原则和电势能的决定因素 2．理解电势与电场强度的区别和联系 掌握静电力做功的特点及静电力做功与电势能变化的关系 一、静电力做功的特点和电势能 1．在匀强电场(或非匀强电场)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。 2．电荷在电场中也具有势能，我们称这种形式的能为电势能。 3．静电力做功和电势能变化关系的公式：WAB＝EpA－EpB。当WAB＞0时，EpA＞EpB，表明静电力做正功，电势能减少；当WAB＜0时，EpA＜EpB，表明静电力做负功，电势能增加。 二、电势 1．电势的定义式：φ＝，单位：伏特， 符号：V。 2．电势只有大小，没有方向，是个标量。 3．沿着电场线方向电势逐渐降低。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电场力做功与重力做功相似，均与路径无关。 (　√　) (2)只有电场力做功时，电荷的机械能也可能守恒。 (　×　) (3)电场力与速度方向夹角小于90°时，电场力做正功。 (　√　) (4)电荷克服电场力做功，电势能一定增加。 (　√　) (5)沿电场线方向的电势越来越低，电场强度越来越小。 (　×　) 2．下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强度也相同的是(　　) A　　　　　B　　　　C　　　　D D　解析：选项A中，在匀强电场中，a、b两点电场强度相同，但电势不相等；选项B中，a、b两点电场强度大小相等，方向不同，电势相等；选项C中，a、b两点关于两电荷的连线对称，所以电势相等，但两点的电场强度方向不同，a点电场方向垂直两电荷连线向上，b点电场方向垂直两电荷连线向下；选项D中，a、b两点的电势相等，电场强度的方向均沿两电荷连线向右，而且大小相同，故选D。 　　 　　静电力做功和电势能 如图所示，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。 (1)分别计算甲、乙、丙三图中静电力对电荷做功的多少。 提示：可以根据功的公式W＝Flcos θ计算出各种情况下电场做的功。 ①题图甲中，静电力对电荷所做的功W＝F|AB|＝qE|AB|＝qE|AM|。 ②题图乙中，静电力对电荷所做的功W＝F|AB|cos θ＝qE|AM|。 ③题图丙中，用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线ANB，与静电力平行的短折线的长度之和等于|AM|，因此静电力对电荷所做的功W＝W1＋W2＋W3＋…＝qE|AM|。 (2)通过问题(1)中的三种情况下静电力做功的数据，请总结静电力做功的特点。 提示：静电力做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。 (3)结合图甲，类比重力做功与重力势能变化的关系，思考静电力做功与电势能的变化有什么关系。 提示：在题图甲中，正电荷从A点移动到B点静电力做正功，电势能减少，正电荷从B点移动到A点静电力做负功，电势能增加。重力做的功等于重力势能的减少量，即WG＝EpA－EpB。类比重力做功与重力势能变化的关系，静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB。 (4)类比重力势能，如何求电荷在某点的电势能？请举例说明。 提示：重力势能具有相对性，求重力势能时，首先要选取零势能面，电势能也具有相对性，故求电势能时也要首先确定零势能面，然后根据WAB＝EpA－EpB求得。例如，在题图甲中，若规定电荷在B点的电势能为0，则电荷在A点的电势能等于WAB，即电荷在某点的电势能等于静电力把它从该点移动到零势能位置时电场力所做的功。 1．对静电力做功特点的理解 (1)静电力对电荷所做的功，与电荷的初、末位置有关，与电荷经过的路径无关。该结论适用于任何静电场。 (2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动，无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用，无论静电力做正功还是做负功，静电力做功的特点不变。 2．对电势能的理解 特点 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 标量性 电势能是标量，有正负之分但没有方向 计算 电荷在电场中某点的电势能，等于电场力把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功 3．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。表达式：WAB＝EpA－EpB。静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加。电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。 如图所示的匀强电场中，有A、B、C三点，AB＝5 cm，BC＝12 cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向