10.1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

第10章 静电场中的能量 第一节电势能和电势 【课标要求】 知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势的含义。 【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人电势能，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。知道常见的电势能零点的规定方法 (4)通过建立电势概念的过程，理解电势是从能的角度描述电场的物理量。会判断电场中两点电势的高低 【自主学习】 知识点一　静电力做功的特点 1．特点：静电力做的功与电荷的 位置和 位置有关，与电荷经过的 无关。 2．在匀强电场中静电力做功：WAB＝ ，其中θ为静电力与位移间的夹角。 知识点二　电势能 1．概念： 。 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 ，WAB＝ 。 3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到 时静电力所做的功。 4．零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把电荷在离场源电荷 或 的电势能规定为零。 知识点三　电势 1．定义：电荷在电场中某一点的 与它的 之比。 2．定义式：φ＝。 3．单位：国际单位制中，电势的单位是 ，符号是 。 4．特点 (1)相对性：电场中各点电势的大小，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取离场源电荷无限远或大地为零电势位置。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。 【课堂探究】 【例1】（1）如图所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ （2）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？ （3）对比电场力做功和重力做功的特点，它们有什么相同之处？重力做功引起重力势能的变化，电场力做功引起什么能的变化？ 【跟踪训练】两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力做的功为（　　） A．0 B．qEl C．2qEl D．πqEl 【例题2】将带电荷量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10-6J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10-5J的功，则： (1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能改变了多少? (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点的电势能分别为多少? 知识点三：对电势的理解 【例题3】如果把电荷量为q=＋1.0×10-8C的电荷从无限远处移到电场中的 A 点,需要克服静电力做功W=-1.2×10-4J,那么: (1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少? (2)q未移入电场前A点的电势是多少? 【当堂检测】 1、下列关于静电场的说法，正确的是（ ） A、电场强度为零处，电势也一定为零 B、电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同 C、电场强度的方向总是跟等势面垂直 D、沿着电场强度的方向，电势总是不断降低 2.如图所示，匀强电场中有a、b、c三点，，，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角。一个电荷量为的正电荷从a点移到b点，静电力做功为。 （1）求匀强电场的场强大小E； （2）将该正电荷从b点移到c点，求静电力做的功； （3）将该正电荷从a点移到c点，求静电力做的功。 【课后限时训练】 A组 1、下列关于静电场的电场线和等势面的说法，正确的是（ ） A、等势面上各点的电势一定为零 B、等势面上各点电势一定相等 C、同一条电场线上的两点，电势必定不相等 D、同一条电场线上的两点，所在位置的场强必定不相等 2、如图，实直线是某电场的一条电场线，虚线是该电场中的两条等势线，由图可以得到的正确结论是（ ） A、M点的电势一定高于N点的电势 B、M点的场强一定大于N点的场强 C、由M点向N点移动电荷时，电势能的变化量与零电势的选取无关 D、某电荷在M点或N点具有的电势能与零电势的选取无关 3、根据右图所示的电场线，可判