10.1.1电势能和电势 导学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.1电势能和电势（一） 【学习目标】 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.通过类比重力势能引入电势能,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。 3.理解电势能的变化与静电力做功的关系。 【情境导入】一个正电荷在匀强电场中某点由静止释放,将如何运动?这个过程中电场力做功情况是怎样的？能量又是如何转化的呢？今天我们就来探讨电场中的功和能的问题。 【合作探究】 探究一 静电力做功的特点 情境：试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿不同路径从A运动到B: 1.q沿直线从A到B; 2.q沿折线从A到M,再从M到B; 3.q沿任意曲线从A到B。 分析三种情况下静电力做功的情况。 静电力做功特点： (1)静电力对电荷所做的功，与电荷的 有关。与电荷经过的 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。 任务二 电势能（学法指导：与重力做功和重力势能变化的关系相类比） 1.静电力做功也与路径无关，此过程中是不是也有某种势能的变化？我们可以给它一个物理名称吗？ 2、如图所示,试探电荷在电场中移动时,静电力做什么功?动能如何变化?电势能如何变化? 3、静电力做功与电势能变化有什么样的关系？表达式： 结论:电场力做正功，电荷的电势能 ；电场力做负功，电荷的电势能 3、电荷在电场中某点电势能的大小确定方法: 电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为： 。 零电势能点的规定：一般选大地或无穷远处的电势能为零 思考:（1）在同一电场中同一点，等量的正电荷与负电荷具有的电势能相等吗? （2）电势能属于机械能吗？ 例1、一电荷量q=+3×10-6 C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功6×10-4 J。求: (1)电荷的电势能怎样变化?变化了多少? (2)电荷在A点的电势能EpA是多少?(以B点为零势能点) (3)如果把这一电荷从B点移到C点时静电力做功9×10-4 J,电荷的电势能怎样变化?变化了多少? (4)如果选取C点为零势能点,则电荷在A点的电势能又是多少? (5)比较EpA和EpA'数值,你有什么收获? 例2、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则 （1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？[ 来源:Z*xx*k.Com] （2） 如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？ （3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能又分别为多少？ 总结： 1、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，是属于系统性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：其大小与选定的零电势能点有关 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，正负表示电势能的大小 计算 电荷在电场中某点的电势能：等于电场力把它计算从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功 【巩固提升】 1．如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功为W2；第三次沿曲线AB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　　) A．W1＞W2　　　　B．W3＜W2 C．W1＝W3 D．W1＜W3 2．(多选)如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是 （ ） A．把正电荷从A移到B，电场力做正功，电荷的电势能减少 B．把正电荷从A移到B，电场力做负功，电荷的电势能增加 C．把负电荷从A移到B，电场力做正功，电荷的电势能增加 D． 负电荷在A点电势能小于在B点的电势能 3.(多选)下列说法正确的是(　　) A.在确定的电场中移动电荷时,电势能的改变量同零电势点的选择无关 B.在确定的电场中,电荷所具有的电势能同零电势点的选择无关 C.电势能是电场和场中电荷共有的能 D.电势能只是电场中的电荷所具有的能 4.如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内