第1章 4,5 电场力的功 电势能～电势 电势差-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第三册教科版（教师用书）

4．电场力的功　电势能

5．电势　电势差

[学业要求与核心素养]

1．知道电场力做功与路径无关。

2．理解电场力做的功与电势能变化的关系，理解电势能的概念，认识电势能的相对性。

3．知道电势的定义方法和定义式、单位。

4．掌握电势差的表达式UAB＝φA－φB及UAB＝。

5．理解等势面的概念，掌握等势面的特点。

一、电场力做功的特点

阅读教材，并回答：

1．自行完成教材“讨论交流”中的问题。

2．结合以上的计算和分析，类比重力做功，静电力做功有什么特点？

答：与路径无关

[概念·规律]

1．特点

在静电场中移动电荷时，电场力做功与电荷的起点__位置__和终点__位置__有关，与__路径__无关。

2．在匀强电场中电场力做功W＝qE·Lcos θ，其中θ为电场力与位移间夹角。

二、电势能

阅读教材，并回答：

1．教材图1­4­3中电场力对正电荷做正功，动能增加，增加的能量从哪里来？

答：电场的能量转化来的。

2．类比重力做功与重力势能的变化的特点，说一说电场力做功与电势能变化的关系。

答：略

3．如何确定电荷在电场中某点的电势能。

答：见教材

[概念·规律]

1．电场力做功与电势能变化的关系

电场力做的功等于电势能的__减少量__，WAB＝__EpA－EpB__。

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2．电势能的大小

电荷在某点的电势能的大小，等于电场力把它从该点移动到__零势能__位置时所做的功。

3．零势能点

电场中规定的电势能为__零__的位置，通常把离场源电荷__无限远__或__大地__的电势能规定为零。

三、电势

阅读教材，并回答：

1．在教材图1­5­1中

(1)电荷量分别为q和2q的正试探电荷在A点的电势能分别为多少？

(2)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？

(3)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？

答：(1)qElcos α　2qElcos α　(2)相同　(3)无关

2．自行完成本节“讨论交流”中的问题。

[概念·规律]

1．定义：电荷在电场中某一点的__电势能__与它的__电荷量__的比值。

2．定义式：φ＝　　。

3．单位：国际单位制中，电势的单位是__伏特__，符号是V，1 V＝1 J/C。

4．特点：电场中某一点的电势的数值与零电势点的选取有关。

四、电势差

阅读教材，并回答：

 电势差与电场力做功的关系：

(1)电荷q从电场中A点移到B点，电场力做的功与电势能的变化有什么关系？

(2)电荷在A、B两点的电势能用电势和电荷的电量如何表示？

(3)将(2)代入(1)，能得出电场力做功与电势差有什么关系？

(4)UAB由什么决定？跟WAB、q有关吗？WAB跟q、UAB有关吗？

答：(1)相等　(2)EA＝qφA、EB＝qφB

(3)W＝q(φA－φB)＝qUAB　(4)电场，无关，有关

[概念·规律]

1．定义：电场中两点的__电势__之差，也叫__电压__。

2．公式：UAB＝__φA－φB__，UBA＝__φB－φA__，UAB＝－UBA。

3．电势差是__标量__，有正负，电势差的正负表示电势的__高低__。UAB＞0，表示A点电势比B点电势__高__。

4．单位：在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为__伏特__，符号是__V__。

五、等势面

阅读教材，并回答：

1．类比地图上的等高线，简述什么是等势面？

答：略

2．当电荷从同一等势面上的A点沿等势面移到B点时，电荷的电势能是否变化？

答：否

3．试画出以下几种典型电场的等势面。

答：见教材

[概念·规律]

1．定义：电场中__电势__相同的各点构成的面。

2．等势面的特点

(1)在同一等势面上移动电荷时电场力__不做功__。

(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向__垂直__。

(3)电场线总是由__电势高__的等势面指向__电势低__的等势面。

探究点一　电场力做功与电势能变化的关系

1．电场力做功的特点

电场力做功的特点不受物理条件限制，不管电场力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，电场力做功的特点不变。

2．电势能