第1章 第4节 电势能与电势 （word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

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为电场力与位移方向之间的夹角。 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、终点的位置有关，与电荷经过的路径无关，上述结论也适用于非匀强电场。 二、电势能 1．电势能：电荷在静电场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减少量，表达式：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。 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零电势能位置时电场力所做的功，即EpA＝WA0。 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无限远处或把电荷在大地表面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。　　 三、电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比。 2．公式：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．电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低。 5．标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，同一电场中电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低。 6．电势的相对性：只有规定了电势零点才能确定某点的电势大小，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0。 电势是描述电场能性质的物理量，其大小与试探电荷无关，即电势的大小由电场本身和零电势位置决定。　　 四、等势面 1．定义：电场中电势相同的各点构成的面。 2．等势面的特点。 (1)在同一等势面上移动电荷时电场力不做功(选填“做功”或“不做功”)。 (2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。 (3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。 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。　　 [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．关于静电力做功，下列说法正确的是(　 ) A．电荷沿