第10章 第1节 电势能和电势（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第1节　电势能和电势 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 　　通过类比的方法建立电势和电势能的概念。 　　通过建立电势概念的过程，理解电势是从能的角度描述电场的物理量。会判断电场中两点电势的高低。 　　通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。 　　利用知识类比和迁移激发学生的学习兴趣，培养学生灵活运用知识的能力和对科学的求知欲，并进一步认识到物理学的和谐统一性。 [对应学生用书P28] 1．判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)只要电荷在电场中移动，静电力一定做功。(　　×　　) (2)静电力做功与重力做功类似，与初末位置有关，与路径无关。(　　√　　) (3)某点的场强为零，电荷在该点的电势能一定为零。(　　×　　) (4)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。(　　√　　) (5)无论正、负电荷，只要静电力做正功，电荷的电势能一定减少。(　　√　　) (6)沿电场线方向电势降低，与试探电荷的电性无关。(　　√　　) 2．(教材拓展P29)“思考与讨论” (1)带电荷量不同的电荷，在同一电场中的A点，具有的电势能不同； (2)质量不同的物体，在地球上同一高度的A点，具有的重力势能不同。 结论：描述A点的高度与所放的物体及质量无关。同理得出，描述电场中某点的性质与放在A点的电荷无关。 一、 静电力做功的特点 1．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE·|AB|cos θ，其中θ为静电力与位移间的夹角。 2．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。 二、电势能 1．概念：电荷在静电场中具有的势能。用Ep表示。 静电力做的功等于电势能的减少量，WAB＝EpA－EpB。 3．电势能的大小：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。 4．零势能点：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处的电势能规定为零。 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的比值。 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．特点 (1)相对性：电场中各点电势的大小，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取离场源电荷无限远或大地为零电势位置。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。 5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。 [对应学生用书P29] 探究点一___静电力做功的特点__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，沿直线从A移动到B。 [问题设计] (1)静电力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ (2)若q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论？ (3)对比静电力做功和重力做功的特点，它们有什么相同之处？重力做功引起重力势能的变化，静电力做功引起什么能的变化？ 提示：(1)静电力F＝qE，静电力方向与位移方向夹角为θ，静电力对试探电荷q做的功W＝F·|AB|cos θ＝qE·|AM|。q沿AM移动静电力做的功W1＝qE·|AM|，q沿MB移动静电力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·|AM|。 (2)W＝qE·|AM|。电荷在匀强电场中沿不同路径由A点运动到B点，静电力做功相同。说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关。 (3)静电力做功与重力做功都与路径无关；静电力做功引起电势能的变化。 1．静电力做功的特点 静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与具体路径无关，这与重力做功的特点相似。 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，我们习惯上说成电荷的电势能。 (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。确定电荷的电势能，首先应确定参考点。 (3)电势能是标量，有正负但没有方向。 (4)电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零电势能位置时静电力所做的功。 3．静电力做功与电势能变化的关系 WAB＝EpA－EpB。 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加。 4．电势能增减的判断方法 做功判 断法 无论正、负电荷，只要静电力做正功，电荷的电势能一定减少，做负功则增加 电场线 判断法 正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减少；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增加。负电荷的情况正好相反 电势判 断法 由公式Ep＝qφ知，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小 【例1】 (多选)如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，