第10章 1 电势能和电势-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第三册人教版（教师用书）

1　电势能和电势 [学业要求与核心素养] 1．知道静电力做功与路径无关。 2．理解静电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。 一、静电力做功的特点 阅读教材，并回答： 1．如图，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿三条不同的路径从A运动到B，分别计算三种情况下静电力对电荷做的功。 答：见教材 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，静电力做功与电荷的起始__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做功W＝qE·Lcos θ，其中θ为静电力与位移间夹角。 二、电势能 阅读教材，并回答： 1．节前“问题”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 [概念·规律] 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 静电力做的功等于电势能的__减少量__，WAB＝__EpA－EpB__。 3．电势能的大小 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到__零势能__位置时所做的功。 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： 在教材图10.1­4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 θ　2qElcos θ　(2)相同　(3)无关 [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 (1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取__无限远__或地球为零电势位置。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有__正负__。 5．与电场线关系 沿电场线方向电势__降低__。 探究点一　静电力做功与电势能变化的关系 1．静电力做功的特点 静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否为匀强电场，是直线运动还是曲线运动，静电力做功的特点不变。 2．电势能 电势能是标量，有正负但没有方向。电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能。 3．静电力做功与电势能变化的关系 (1)WAB＝EpA－EpB。静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。 (2)正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小。 　(多选)下列说法正确的是(　　) A．电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功的大小就可能不同 B．电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则静电力做功为零 C．正电荷沿着电场线运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，静电力对负电荷做正功 D．电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立 [解析]　静电力做功和电荷运动路径无关，故A错误；静电力做功只和电荷的初、末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，静电力做功为零，故B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的静电力和电荷的位移方向相同，故静电力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，静电力对负电荷做正功，故C正确；电荷在电场中运动虽然有静电力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，故D错误。 [答案]　BC 1. 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，杆与电场强度方向平行，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，静电力做的功为(　　) A．0　　　　　　　 B．qEl C．2qEl D．πqEl 解析　＋q受到的静电力水平向右，－q受到的静电力水平向左。静电力对两电荷都做正功，设＋q离O点距离为x，则－q离O点的距离为l－x。在杆顺时针转过90°的过程中，静电力对两球做的功分别为W1＝qEx、W2＝qE(l－x)。所以总功为W＝W1＋W2＝qEx＋qE(l－x)＝qEl，故选项B正确。 答案　B 探究点二　电势 [交流讨论] 如图所示是静电场中的一条电场线以及它上面的两个点A、B。 (