第4节 电势能与电势（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（粤教版）

第四节　电势能与电势 核心素养导学 物理观念 (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入电势能的概念。 (3)理解电势的定义、定义式、单位，会判断电场中两点电势的高低。 科学思维 (1)理解电势能的变化与静电力做功的关系。 (2)理解电势是从能的角度描述电场的物理量。 科学态度与责任 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。 一、电场力做功 1．电场力做功：在匀强电场中，电场力做功W＝qElcos θ，其中θ为___________ ________之间的夹角。 2．特点：在匀强电场中移动电荷时，电场力做的功只与电荷的电量及其起点、终点的位置_____，与电荷经过的路径_____，上述结论也适用于非匀强电场。 电场力与位 移方向 有关 无关 二、电势能 1．电势能：电荷在_______中的某一位置具有的势能，用Ep表示。 2．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________，表达式：WAB＝___________。 (1)电场力做正功，电势能_____； (2)电场力做负功，电势能______。 3．电势能的大小：电荷在电场中A点的电势能大小，等于将电荷从该点移动到______________时电场力所做的功，即EpA＝WA0。 静电场 减少量 EpA－EpB 减少 增加 零电势能位置 4．电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷_______处或把电荷在_________上的电势能规定为零。 电势能是相对的，电荷在电场中具有的电势能大小与零电势能点位置的选取有关。　　 无限远 大地表面 电势能 电量 伏特 V 1 J/C 降低 标 高 低 大地 无限远 四、等势面 1．定义：电场中_________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_______ (选填“做功”或“不做功”)。 (2)等势面一定跟电场线_____，即跟电场强度的方向_____。 (3)电场线总是由________的等势面指向________的等势面。 电势相同 不做功 垂直 垂直 电势高 电势低 1. 思考：两辆完全相同的小汽车从山脚下的同一地点，沿不同的路径到山顶，重力做功一样吗？重力做功与静电力做功特点一样吗？ 提示：重力做功一样多，重力做功与静电力做功特点是一样的，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．如图所示为某电场中的一条直电场线，一电子从A点由静止释放，它将沿直线向B点运动，试对以下结论作出判断： (1)电子在A点具有的电势能较大。 ( ) (2)电子在B点具有的电势能较大。 ( ) (3)A点电势高于B点电势。 ( ) (4)B点电势高于A点电势。 ( ) √ × × √ 3．如图所示，为不规则外形的带电体周围的电场线和等势面分布情形图。你能从图中观察到等势面的哪些特点？ 提示：(1)等势面与电场线垂直。 (2)电场线越密的地方等势面越密。 4．在电势越高的地方，某电荷的电势能是否越大？ 提示：对于正电荷，在电势越高的地方，电势能越大；对于负电荷，在电势越高的地方，电势能越小。 新知学习(一)|静电力做功的特点与计算 [任务驱动] (1)若正电荷沿直线AB运动，静电力做了多少功？是正功还是负功？ 提示：qEa。正功。 (2)若正电荷沿折线ACB运动，静电力做了多少功？是正功还是负功？ 提示：qEa。正功。　　 (3)由以上两种情况可以总结出静电力做功有何特点？试猜想若正电荷沿曲线ADB运动，静电力做了多少功？是正功还是负功？ 提示：静电力做功与路径无关，只与始末位置有关。若正电荷沿曲线ADB运动，静电力做的功W3＝qEa。正功。 [重点释解] 1．静电力做功的特点 在电场中移动电荷时，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．静电力做功的正负判断 (1)根据静电力和位移方向的夹角判断：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，不做功。此法常用于匀强电场中恒定静电力做功情况的判断。 (2)根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时，静电力做正功；夹角为钝角时，静电力做负功；静电力和瞬时速度方向垂直时，不做功。此法常用于判断曲线运动中变化静电力的做功情况。 (3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则静电力做负功；若电势能减小，则静电力做正功。 (4)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．应用W＝qEd计算静电力做功时满足的