第十章 静电场中的能量 1 电势能和电势-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（人教版2019）

第十章　静电场中的能量 1．电势能和电势 1．知道静电力做功与路径无关。2.理解电势能的概念，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性。3.知道电势的定义及其定义式、单位，能根据电场线判断电势高低。 一　静电力做功的特点 1．特点：在静电场中移动电荷时，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．在匀强电场中静电力所做的功W＝qELcosθ，其中θ为静电力与电荷位移L间的夹角。 二　电势能 1．概念：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：如果用WAB表示电荷由A点运动到B点静电力所做的功，EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能，它们之间的关系为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。 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。 4．零势能位置：电场中规定的电势能为0的位置，通常把电荷在离场源电荷无限远处或在大地表面的电势能规定为0。 三　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，叫作电场在这一点的电势。 2．定义式：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．电势与电场线的关系：沿着电场线方向电势逐渐降低。 5．特点 (1)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，常取离场源电荷无限远处或大地的电势为0。 (2)标矢性：在规定了零电势点之后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。电势只有大小，没有方向，是个标量。 1．判一判 (1)静电力做功与重力做功相似，均与路径无关。(　　) (2)正电荷具有的电势能一定是正的，负电荷具有的电势能一定是负的。(　　) (3)静电力做功为零，电荷的电势能也为零。(　　) (4)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。(　　) (5)带电粒子一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动。(　　) (6)电势是标量，有正负，电势的正负不表示大小。(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 2．想一想 (1)如图所示，电荷沿直线AB、折线ACB、曲线AB运动，静电力做的功为多少？静电力做功与路径是否有关？若B点为零势能点，则＋q在A点的电势能为多少？ 提示：静电力做功为W＝qEd，与路径无关。＋q在A点的电势能为Ep＝qEd。 (2)某静电场的电场线分布如图所示，试比较图中P、Q两点的电场强度的大小及电势的高低。 提示：根据电场线的疏密可判断P点场强大于Q点场强；由于沿着电场线的方向电势逐渐降低，P点电势高于Q点电势。 探究1　静电力做功的特点 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：在图甲中，将试探电荷＋q沿直线AB由A移动到B，静电力做的功是多少？ 提示：WAB＝F·|AB|cosθ＝qE|AM|。 活动2：在图甲中，将试探电荷＋q沿折线AMB由A移动到B，静电力做的功是多少？ 提示：将试探电荷＋q沿直线AM由A移动到M，静电力做的功为：WAM＝qE|AM|，由M移动到B静电力不做功，所以，沿折线AMB由A移动到B静电力做的功仍然是WAB＝WAM＋0＝qE|AM|。 活动3：在图乙中，将试探电荷＋q沿曲线ANB由A移动到B，静电力做的功是多少？ 提示：可以把曲线ANB上的运动看成由无数个极细小的如甲图中的折线运动组成，只有＋q沿平行于电场线方向运动时静电力做功，而这些平行于电场线方向的位移之和为|AM|，故试探电荷所受静电力做的功仍然为qE|AM|。 活动4：由以上活动可以得出什么结论？ 提示：在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功跟电荷经过的路径无关，只取决于电荷的始末位置。 1．静电力做功的特点的理解 在任何静电场(包括非匀强电场)中移动电荷时，静电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，这是静电力做功的特点，与重力做功的特点相似。 2．静电力做功正负的判断 (1)根据静电力方向和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，静电力做正功；夹角为钝角，静电力做负功。 (2)根据动能的变化情况判断(粒子只受静电力作用)：若粒子的动能增加，则静电力做正功；若粒子的动能减少，则静电力做负功。 例1　如图所示，在电场强度为E的匀强电场中有间距为l的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷，静电力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，静电力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，静电力做的功W3＝________。由此可知，电荷在电场中移动时，静电力做功的特点是__________________________。 (