高中物理人教必修三10.1电势能和电势 学案

1、第十章 第1节电势能和电势【学习目标】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人电势能，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。3理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的电势能零点的规定方法。4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。【课前预习】一、静电力做功的特点1推导下列情景静电力做功如左图，电荷q沿直线AB从A点移动到B点：WABF|AB|cos qE|AB|cos qE|AM|如左图，电荷q沿折线AMB从A点移动到B点：WAMqE|AM| W

2、MB0 WABWAMWMBqE|AM|0qE|AM|如右图，电荷q沿曲线ANB从A点移动到B点：WABqE|AM|2总结：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。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，WABEpAEpB。eq blcrc (avs4alco1(电场力做正功，电势能减少；,电场力做负功，电势能增加。)3电势能相对性(1)电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功。(2)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

3、面的电势能规定为零。4电势能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。我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。三、电势1概念：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，用符号表示说明：电势是描述电场性质的物理量，由电场本身决定，与放入电场中的电荷无关2定义式：eq f(Ep,q)。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(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)固有性：电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所放

4、电荷的电荷量和电势能均无关。(3)标矢性：电势是标量，正负号不表示方向，表示大小。5与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。判一判(1)在静电场中沿电场线方向移动正电荷时，静电力做正功。()(2)在静电场中沿电场线方向移动负电荷时，静电力做正功。()(3)在静电场中电荷运动了一段路程，电场力一定做功。()(4)电荷处在电场中，在电势越高的位置电势能一定越大。()(5)在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时，电势能变化相同。()【学习过程】任务一：静电力做功与电势能关系例1如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么以下结论正确的是()A把正电荷从A移到B，静电力做正功，电荷的电势能增

5、加 B把负电荷从A移到B，静电力做负功，电荷的电势能增加 C把负电荷从A移到B，静电力做正功，电荷的电势能增加 D不论正电荷还是负电荷，从A到B电势能逐渐降低 变式训练1-1如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，在电场力和重力作用下沿图中虚线由A运动至B，其能量变化情况是()A动能减少，重力势能增加，电势能减少B动能减少，重力势能增加，电势能增加C动能不变，重力势能增加，电势能减少D动能增加，重力势能增加，电势能减少反思总结1重力场中的重力势能与静电场中的电势能的比较(1)功能关系相同：重力做功等于重力势能减少量；静电力做功等于电势能减少量；(2)研究对象受力区

6、别：地球产生的重力场只会对有质量的物体产生引力；而电场对其中的正、负两种电荷产生相反的力，这就要求我们在分析电荷某电场中的受力、做功、电势能等情况时，要考虑电荷的电性。变式训练1-2将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3105 J的功，再从B移到C，静电力做了12105 J的功，则：(1)该电荷从A移到B，再从B移到C的过程中，电势能共改变了多少？(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？解析(1)从A移到C，静电力做的功WAC3105 J12105 J18105 J，电势能增加18105 J。(2)WABEpAEpB3105 J

7、，又EpA0，则EpB3105 JWACEpAEpC18105 J，则EpC18105 J。答案(1)增加18105 J(2)3105 J18105 J变式训练1-3上题中，若规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？提示：WABEpAEpB3105 J，又EpB0，则EpA3105 JWBCEpBEpC12105 J，则EpC12105 J。变式训练1-4如图所示，有一带电的微粒，在电场力的作用下沿曲线从M点运动到N点，则微粒()A带负电，电势能增加B带负电，电势能减少C带正电，电势能增加D带正电，电势能减少变式训练1-5一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，

8、电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，下列说法正确的是 ()A油滴带正电B电势能增加C动能增加D重力势能和电势能之和增加变式训练1-6如图所示，仅在电场力作用下，一带电粒子沿图中虚线从A运动到B，则()A电场力做正功B动能增加C电势能增加D加速度增大 变式训练1-7将带电荷量q11.0108 C的点电荷，从无限远处移到匀强电场中的P点，电场力做功2.0106 J，q1在P点受到的电场力是2.0105 N，方向向左。试求：(1)P点场强的大小和方向；(2)电荷的电势能在移动过程中如何变化？电荷在P点的电势能是多少？(无限远处电势能为零)解析(1)Eeq f(F,q1

9、)eq f(2.0105,1.0108) N/C2 000 N/C，方向向右。(2)无穷远处电势能为零，电荷在由无穷远处移到该点过程中电场力做负功，电势能减少，在P点的电势能等于该过程中电场力做的功EpWP2.0106 J。答案(1)2 000 N/C向右(2)减少2.0106 J任务二：对电势的理解例2将一电荷量为q2106 C的正电荷从无限远处一点P移至电场中某点A，静电力做功4105 J。求：(1)A点的电势；(2)正电荷移入电场前A点的电势。(取无限远处为电势零点)解析(1)由于将电荷从无限远处移到A点，静电力做正功，则电荷的电势能减少，所以，电荷在A点的电势能为EpA4105 J。由

10、电势的公式eq f(Ep,q)得Aeq f(EpA,q)eq f(4105,2106) V20 V。(2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以电荷移入电场前，A点的电势仍为20 V。答案(1)20 V(2)20 V反思总结由电势的定义式eq f(Ep,q)计算或判断电势与电势能关系时，Ep、q都必须代入正、负号运算，而由电场强度的定义式Eeq f(F,q)计算时不需要代入正、负号，都取绝对值进行运算。变式训练2-1某电场中有A、B、C三点，三点的电势分别是A5 V，B2 V，C0，现有一电荷量q6106 C的点电荷P，求：(1)该点电荷在A、B、C三点的电势能各为多大？

11、(2)若将P从A移到B，则静电力做功多少？电势能变化了多少？(3)若将P从B移到C，则静电力做功多少？电势能变化了多少？解析(1)由题意可知电势ACB，而沿电场线的方向电势降低，则电场线的方向由A指向B，点A的电势能为EpAqA6106 C5 V3105 J点B的电势能为EpBqB6106 C(2) V1.2105 J点C的电势能为EpCqC6106 C0 V0。(2)电荷从A移到B的过程中，电场力做的功为WABEpAEpB3105 J1.2105 J4.2105 J，电势能增大了4.2105 J。(3)电荷从B移到C的过程中，电场力做的功为WBCEpBEpC1.2105 J，电势能减小了1.2105 J。答案(1)3105 J1.2105 J0(2)4.2105 J电势能增大了4.2105 J(3)1.2105 J电势能减小了1.2105 J变式训练2-2如图所示，电场中有A、B两点，下列说法正确的是()A场强EAEB，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