第1章 第4节 电场力的功 电势能 （word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（教科版2019）

第4节　电场力的功　电势能 核心素养导学 物理观念 (1)知道电场力做功与路径无关的特点，了解通过做功研究能量变 化的思想。 (2)知道电场中的电荷具有电势能，了解电势能的内涵。知道电荷 在电场中具有的电势能大小与零电势能点有关。 科学思维 (1)知道电场力做功等于电势能的减小量，会计算电势能的大小。 (2)知道电场中两点间的电势能之差不会因零电势能点的选择不同 而发生变化。 科学态度与责任 (1)通过电势能与重力势能的类比，能体会类比与创新在物理学研 究中的重要性。 (2)通过利用已有知识探索发现新知识的过程，对科学产生探究的 兴趣和求知欲，逐步形成探索自然的内在动力。 一、电场力做功的特点 1．公式：W＝qEd，适用于匀强电场。 2．特点：在匀强电场中移动试探电荷时，电场力做功与路径无关，与电荷的电荷量以及始末位置有关。这个结论对于任意静电场都适用。 二、电势能 1．概念：电荷在电场中具有的势能，叫作静电势能，简称电势能，用符号Ep表示。 2．电势能是放入电场中的电荷与电场组成的系统共有的。 3．电势能是标量，没有方向。 4．单位：在国际单位制中，单位是焦耳，符号为J。 三、电场力做功与电势能变化的关系 1．关系式：WAB＝EpA－EpB。 电场力对电荷做 2．电势能的相对性 (1)电荷在静电场中的电势能与零势能位置的选择有关。 (2)电荷在电场中某点的电势能大小等于将电荷从该点移到零电势能位置电场力所做的功。 (3)通常取无穷远处或大地为零电势能的位置。 1.两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，电荷从电场中的A点顺着电场线移到B点的过程中，试对以下结论作出判断： (1)电荷在A点具有的电势能大。(×) (2)电荷在B点具有的电势能大。(×) (3)正电荷在A点具有的电势能大。(√) (4)将电荷由A点移到B点的过程中，电势能的变化量与电荷本身有关。(√) 新知学习(一)|电场力做功的特点与计算 [任务驱动] (1)若正电荷沿直线AB运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？ 提示：qEa。正功。 (2)若正电荷沿折线ACB运动，电场力做了多少功？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电场力做功有何特点？试猜想若正电荷沿曲线ADB运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？ 提示：电场力做功与路径无关，只与始末位置有关。若正电荷沿曲线ADB运动，电场力做的功W3＝qEa。正功。　　　　 [重点释解] 1．电场力做功的特点 在电场中移动电荷时，电场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．电场力做功的正负判断 (1)根据电场力和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场力做负功；电场力和位移方向垂直时，不做功。此法常用于匀强电场中恒定电场力做功情况的判断。 (2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；电场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电场力的做功情况。 (3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减小，则电场力做正功。 (4)若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断：若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功。 3．应用W＝qEd计算电场力做功时满足的条件 (1)电荷处在匀强电场中。 (2)d是沿电场线方向上的两点间的距离。 [针对训练] 1．关于电场力做功，下列说法正确的是(　 ) A．电荷沿不同路径从电场中A点运动到B点，电场力做功可能不同 B．电荷从电场中A点出发，最后又回到A点，电场力做功为零 C．电荷在电场中沿着电场线运动，所受电场力对电荷一定做正功 D．电荷在电场中运动，所受电场力对电荷做功，能量守恒定律不再成立 解析：选B　电场力做的功与电荷的运动路径无关，所以A错误；电场力做的功只与电荷的初、末位置有关，所以电荷从A点出发又回到A点，电场力做的功为零，B正确；负电荷沿着电场线的方向运动，电场力对负电荷做负功，C错误；电荷在电场中运动，虽然有电场力做功，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，D错误。 2.如图所示，电场中a、b、c三点，ab＝bc，则把点电荷＋q从a点经b点移到c点的过程中，电场力做功的大小关系有(　 ) A．Wab＞Wbc B．Wab＝Wbc C．Wab＜Wbc D．无法比较 解析：选C　由电场线的疏密可以判断电场强度的大小关系，a点的电场