第一章 第四节 电势能与电势-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第四节　电势能与电势 【核心素养目标】 物理观念 知道静电力做功与路径无关。掌握电势能和电势的概念、公式，认识电势能和电势的相对性。 科学思维 通过比较电场力做功与重力做功都与路径无关的特点，引入电势能的概念，培养“通过某种力做功来研究与它相关能量”的科学方法。类比电场强度的定义，进一步了解用比值定义电势的思想方法，理解电势的含义。 科学态度与责任 体会物理理想模型在研究具体问题中的重要作用，激发学生的学习兴趣。 知识点一　电场力做功　电势能 如图所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中： (1)若沿直线从A移动到B，电场力做的功为多少？ (2)若沿折线AMB从A点移动到B点，电场力做的功为多少？ (3)若沿任意曲线从A点移动到B点，电场力做的功为多少？由此可得出什么结论？ 提示：(1)电场力F＝qE，电场力与位移间的夹角为θ，电场力对试探电荷q做的功W＝F|AB|cos θ＝qE|AM|。 (2)在线段AM上电场力做的功W1＝qE|AM|，在线段MB上电场力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE|AM|。 (3)W＝qE|AM|。电荷在匀强电场中沿不同路径由A点移动到B点，电场力做功相同，说明电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。 1．电场力做功的特点：电场力所做的功只与电荷的电量及其起点、终点的位置有关，与路径无关。 2．电势能 (1)概念 某一电荷在静电场中某一位置具有的势能，用Ep表示。 (2)标矢性 标量。有正负，但没有方向。其正(负)表示电荷在某一位置的电势能大于(小于)0。 (3)单位 在国际单位制中，单位是焦耳，简称焦，符号是J。 (4)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。 ①电场力做正功，电势能减少； ②电场力做负功，电势能增加。 (5)零电势能位置 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处或大地表面的电势能规定为零。 (6)大小 电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到零电势能位置时电场力所做的功。 【判断正误】 1．只有在带电体只受电场力作用的条件下，电场力做功才与路径无关。(　　) 2．负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加。(　　) 3．电势能既有正值，也有负值，是矢量。(　　) 4．某电场中，带电物体在A点具有的电势能EpA＝5 J，在B点具有的电势能EpB＝－8 J，则EpA＞EpB。(　　) 答案：1.×　2.√　3.×　4.√ 学生用书第26页 1．电场力做功的理解 (1)在匀强电场中，电场力做的功为W＝qEd，其中d为沿电场线方向的位移。 (2)电场力和瞬时速度方向的夹角为锐角时电场力做正功，夹角为钝角时做负功。 2．对电势能的理解 (1)系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的。 (2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关。 将带电量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5 J的功；再从B移到C，电场力做了1.2×10－5 J的功。则：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？ 解析：WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5) J＝－1.8×10－5 J。 则电势能增加了1.8×10－5 J。 答案：电势能增加了1.8×10－5 J 拓展变式1.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？ 解析：如果规定A点的电势能为零，由公式得该电荷在B点的电势能为 EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J。 同理，C点的电势能为 EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J。 答案：3×10－5 J　1.8×10－5 J 拓展变式2.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？ 解析：如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为 EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J。 C点的电势能为 EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J。 答案：－3×10－5 J　－1.2×10－5 J 针对练1．(多选)如图所示，在正点电荷的电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把带电荷量为＋q和－q的点电荷依次放在这三点上，关于它们所具有的电势能，下列说法中正确的是(　　) A．放上带电荷量为＋q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA>EpB>EpC B．放上带电荷量为＋q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA<EpB<EpC C．放上带电荷量为－q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA>EpB>EpC D．放上带电荷量为－q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA<EpB<Ep