2020-2021学年高中物理-第十章-静电场中的能量-第1节-电势能和电势学案-新人教版必修3.doc

2020-2021学年高中物理 第十章 静电场中的能量 第1节 电势能和电势学案 新人教版必修32020-2021学年高中物理 第十章 静电场中的能量 第1节 电势能和电势学案 新人教版必修3年级：姓名：- 10 -电势能和电势【学习目标】1知道静电力做功的特点。2知道电势能的概念，认识电势能的相对性。3理解静电力做功与电势能变化的关系。4知道电势的定义和定义式、单位。【思维脉络】课前预习反馈教材梳理落实新知 知识点 1 静电力做功的特点1特点：在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的_起始位置_和_终止位置_有关，与电荷经过的路径_无关_。2匀强电场中静电力做功的大小：W_qEl_ ，其中l为电荷_沿电场线_移动的位移。知识点 2 电势能1概念电荷在_电场_中具有的势能。用Ep表示。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_EpAEpB_。3大小电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到_零势能位置_时静电力做的功。4零势能位置电场中规定的电势能为_0_的位置，通常把离场源电荷_无限远处_或_大地表面_的电势能规定为0。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。知识点 3 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公式：。3单位：国际单位制中，电势的单位是_伏特_，符号是V,1 V1 J/C。4特点相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势点的位置有关，一般情况下取_无限远处_或大地的电势为0。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：沿着电场线方向电势_逐渐降低_。预习自测 判一判(1)只要电荷在电场中移动，电场力一定做功。()(2)在匀强电场中将同一电荷移动同样的距离，静电力做功相同。()(3)电势能既有正值，也有负值，是矢量。()(4)计算电势能时，不一定选取大地表面为零势能面。()(5)电场力做功是电势能变化的原因，电场力做正功，电势能增加。()(6)沿着电场线方向电势降低。()(7)电势降低的方向就是电场方向。()选一选有一电场的电场线如图所示，电场中a、b两点的电场强度的大小和电势分别用Ea、Eb和a、b表示，则(A)AEaEb，abBEaEb，abCEaEb，abDEaEb，ab解析：电场线越密，电场强度越大，所以EaEb，由题图所示电场线分布特点，结合沿电场线方向电势降低，可知a点的电势高于b点的电势，即ab，A正确。想一想电场中的情形跟重力场中的情形相似。但由于存在两种电荷，电荷受的电场力既可以是引力，也可以是斥力。(1)物体在重力场中具有的重力势能与哪些因素有关？(2)电荷在电场中具有的电势能与哪些因素有关？解析：(1)物体在重力场中具有的重力势能与物体的重力、物体在重力场中的位置有关。(2)电荷在电场中具有的电势能与电荷量的大小、正负、电荷在电场中的位置有关。课内互动探究细研深究破疑解难 探究对静电力做功、电势能的理解情境导入_我们知道重力做正功，物体的重力势能减小，其高度降低(如图甲)；当重力做负功，物体的重力势能增大，其高度升高(如图乙)。那么当电场力做正功(或负功)时(如图丙)，其电势能又是怎样变化的呢？ 提示：电场力做正功(或负功)时，其电势能减小(或增大)。要点提炼_1对静电力做功特点的理解(1)静电力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关。该结论适用于任何静电场。(2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动，无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用，无论静电力做正功还是做负功，静电力做功的特点不变。2电势能的特点(1)电势能是由电场和电荷共同决定的，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)电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小。(3)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置。3电势能增减的判断方法(1)做功判断法无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大。(2)电场线判断法正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小。4电势能与重力势能的比较两种势能比较内容电势能重力势能定义电场中的电荷具有的势能电势能重力场中的物体具有的势能重力势能系统性电荷和电场物体和地球大小的相对性电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功变化大小的量度电场力做的功是电势能变化大小的量度，静电力做的功等于电势能的减少量重力做的功是重力势能变化大小的量度，重力做的功等于重力势能的减少量对应力做功的特点做功多少只与始末位置有关，与经过的路径无关，且做的功等于势能的减少量典例剖析_典例1 如图所示，空间中的M、N处存在两个被固定的、等量同种正点电荷，在它们的连线上有A、B、C三点，已知MACNNB，MAEB，电势ABB场强EABC将q电荷从A点移到B点，电场力做负功D将q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpAEpB解析：沿着电场线电势降低，所以电势AB，电场线越密的地方电场强度越大，所以场强EAEB，选项A错误，选项B正确；正电荷从A点移到B点，电场力对正电荷的作用力方向向右，做正功，选项C错误；根据Epq知，A点的电势高，则负电荷在A点的电势能小，选项D错误。综上本题选B。核心素养提升以题说法启智培优 求解电场力做功与电势能综合问题的思路案例 如图所示，一质量为m的塑料球形容器放在桌面上，它的内部有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧直立地固定于容器内壁的底部，弹簧上端经绝缘体系住一只带正电q、质量也为m的小球。从加一个竖直向上的场强为E的匀强电场起，到容器对桌面压力减为零时为止，求：(1)小球的电势能改变量；(2)容器对桌面压力减为零时小球的速度大小。思路引导：涉及能量转化题时，要找准功能对应关系，如电势能的变化看电场力做的功；弹性势能的变化，看弹力做的功；机械能的变化，看重力以外的力做的功；动能的变化，看合外力做的功。答案：(1)(2)2解析：(1)初状态，对小球进行受力分析，得弹簧压缩量：mgkx1，x1；当容器对桌面压力为零时，对容器受力分析，说明弹簧伸长且拉力为mg，弹簧伸长量x2x1；该过程电场力做功：WEq(x1x2)，所以小球电势能减少；(2)对小球用动能定理，该过程弹簧弹力做功是零，只有重力和电场力做功(Eqmg)(x1x2)mv2，v2。