第十章 第1节 电势能和电势-【正禾一本通】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（人教版）

第1节 电势能和电势 课程标准 核心素养 1．知道静电场中的电荷具有电势能。 2．了解电势能和电势的含义 1．物理观念：知道电势能、电势的概念。 2．科学思维：掌握电场力做功与电势能变化的关系，运用其进行相关的计算，理解电势是从能的角度描述电场的物理量 　高效导学01步　预习新知，落实必备知识 一、静电力做功的特点 1．特点：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。 2．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE·LABcos θ，其中θ为静电力与位移间的夹角。 二、电势能 1．定义：电荷在电场中具有的势能。 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。 (1)WAB为正值时，EpA>EpB，表明静电力做正功，电势能减少； (2)WAB为负值时，EpA<EpB，表明静电力做负功，电势能增加。 3．零势能点：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大地表面的电势能规定为0。 4．大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力所做的功。 5．系统性：电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的。 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。 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．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。 5．特点 (1)相对性：电场中各点电势的大小，与所选取的零电势点有关。常取离场源电荷无限远处或大地的电势为0。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向。 【概念辨析·试身手】 (1)在静电场中沿电场线方向移动负电荷时，静电力做正功。(　×　) (2)在静电场中电荷运动了一段路程，电场力一定做功。(　×　) (3)电荷处在电场中，在电势越高的位置电势能一定越大。(　×　) (4)沿电场线方向移动电荷，其电势能逐渐减少。(　×　) (5)电势能是相对的，规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能不同。(　√　) (6)某点的电势为0，电荷在该点的电势能一定为0。(　√　) 　高效导学02步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 静电力做功和电势能 【要点培优】 1．静电力做功的特点 静电力对电荷所做的功，与电荷在电场中的初、末位置有关，与电荷经过的路径无关。 提醒：这个结论既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。 2．静电力做功正、负的判断 (1)电荷做直线运动：根据静电力和位移方向的夹角判断。若静电力和位移方向的夹角为锐角，静电力做正功；夹角为钝角，静电力做负功；静电力和位移方向垂直时，静电力不做功。 (2)电荷做曲线运动：根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断。静电力和瞬时速度方向的夹角为锐角时，静电力做正功；夹角为钝角时，静电力做负功；夹角为90°时，静电力不做功。 (3)若物体只受静电力作用，可根据动能的变化情况判断。若物体的动能增加，则静电力做正功；若物体的动能减少，则静电力做负功。 3．电势能的性质 系统性 电势能是由电场和电荷共同决定的，是电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能 相对性 电势能是相对的，其大小与选定的电势能为0的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定参考点 标矢性 电势能是标量，有正负，但没有方向 4.电势能大小的四种判断方法 (1)做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大。 (2)电荷电势法：正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大。 (3)公式法：根据Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式进行判断。 (4)能量守恒法：在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大时，电势能减小，反之电势能增大。 5．静电力做功与电势能变化的关系 (1)内容：静电力做的功等于电势能的减少量。 (2)公式：WAB＝EpA－EpB。 [想一想] (1)在同一电场中，同样从A点到B点，移动等量的电荷，电荷的电势能变化相同吗？ 提示：不一定相同。 (2)如图所示是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧。在矿粉分离的过程中，静电力对矿粉做正功还是做负功？矿粉的电势能如何变化？ 提示：静电力对矿粉做正功；矿粉的电势能减少。 【应用培优】 [例1] 将电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5 J的功，则： (1)该电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中，电势能共改变了多少？ (2)如果规定A点的电势能为0，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？ 解析： (1)从