10.1电势能 电势-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019必修第三册）

第十章 静电场中的能量 第1节 电势能 电势 课程标准 学习目标 知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势的含义。 1．知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化之间的关系. 2．理解电势能、电势的概念，知道电势、电势能的相对性． 3．经历电势能和电势概念的的生成过程。利用类比方法，研究静电力做功和电势能变化的关系。 （一）课前阅读： 1.如图所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中， (1)沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？ (2)若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ (3)若q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论？ 答案　(1)静电力F＝qE，静电力与位移间的夹角为θ，静电力对试探电荷q做的功W＝F|AB|cos θ＝qE|AM|. (2)在线段AM上静电力做的功W1＝qE|AM|，在线段MB上静电力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE|AM|. (3)W＝qE|AM|.电荷在匀强电场中沿不同路径由A点移动到B点，静电力做功相同，说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关． 2．(1)物体从高处向低处运动，重力做什么功？物体的重力势能如何变化？重力做功和物体的重力势能变化有什么关系？ (2)①正电荷顺着电场线移动，静电力做什么功？电荷的电势能如何变化？②负电荷顺着电场线移动，静电力做什么功？电荷的电势能如何变化？③电势能的变化与静电力做功有什么关系？ 答案　(1)重力做正功　重力势能减少　WG＝Ep1－Ep2 (2)①静电力做正功　电势能减少　②静电力做负功　电势能增加　③W电＝Ep1－Ep2 （二）基础梳理 一、静电力做功的特点 电势能 静电力做功的特点 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． 电势能 1．定义：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变化量．表达式：WAB＝EpA－EpB. (1)静电力做正功，电势能减少； (2)静电力做负功，电势能增加． 3．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所做的功． 4．电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面的电势能规定为0. 【概念衔接】静电场中的无限远 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” 【即学即练】 1.判断下列说法的正误. (1)只有在带电体只受静电力作用的条件下，静电力做功才与路径无关．(　×　) (2)负电荷沿电场线方向移动时，静电力做负功，电势能增加．(　√　) (3)某电场中，带电物体在A点具有的电势能EpA＝5 J，在B点具有的电势能EpB＝－8 J，则EpA＞EpB.(　√　) 二、电势 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，符号是V，1 V＝1 J/C. 4．电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐降低． 5．电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电势，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0. 6．电势是标(填“矢”或“标”)量，只有大小，没有方向． 【拓展补充】 大地电势为零 在物理学的理论研究中常取离场源电荷无限远处的电势为 0，在实际应用中常取大地的电势为0。 一、静电力做功的特点 电势能 1．静电力做功的特点 静电力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，这与重力做功的特点相似． 2．对电势能的理解 (1)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． (2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关．确定电荷的电势能，首先应确定参考点． (3)电势能是标量，有正负但没有方向． (4)电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零电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 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． 【典例精析】 例1． (多选)规定无穷远处的电势能为零，下列说法中正确的是(　　) A．将正电荷从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越多，正电荷在该点的电势能就越大 B．将正电荷从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越少，正电荷在该点的电势能就越大 C．将负电荷从无穷远处移到电场中某点时，克服静电力做功越多，负电荷在该点的电势能就越大 D．将负电荷从无穷远处移到电场中某点时，克服静电力做功越少，负电