电势能和电势+学历案 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

.10.1电势能和电势【内容出处】人教版必修三第十章第1节【课标要求】1.知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势的含义。【学习目标】1、通过类比重力做功的特点，利用功的定义式推导出匀强电场中静电力做功的特点。通过类比重力做功与重力势能变化的关系，分析静电力做功与电势能变化的关系，理解电势能变化的绝对性；通过类比计算重力势能的计算方法，写出电势能的计算公式，理解电势能的系统性。通过类比定义电场强度的方法，寻找描述电场能量的性质的物理量——电势，定义电势，写出电势的公式、单位，知道电势是标量，会利用电场线判断电势高低。【评价任务】通过任务一，达成目标1。通过任务二，达成目标2。通过任务三，达成目标3。【学习过程】课前准备学习资料：课本、笔记本、刻度尺、铅笔。通读课本，做好标注。预习过程中的问题：课中学习导入:一个正电荷在电场中只受到静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点。请分析正电荷的能量转化情况。任务一静电力做功的特点1.重力与静电力的相同点：2.简述重力做功的特点与证明方法：3.通过类比推导静电力做功的特点：在电场强度为E的匀强电场中任取A、B两点，把试探电荷q沿三条不同路径从A点移动到B点，计算这三种情况下静电力对电荷所做的功。①A→B:②A→M→B:③A→N→B:静电力做功的特点：【练习】如图，在电场强度为60N/C的匀强电场中有A、B、C三个点，AB为5cm，BC为12cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向的夹角为60°。将电荷量为4×10-8C的正电荷从A点移到B点，再从B点移到C点，静电力做了多少功？若将该电荷沿直线由A点移到C点静电力做的功又是多少？任务二电势能通过类比的方法，填写表格类比重力势能电势能概念表达式功与能量变化的关系某点的势能值相对性系统性【练习1】将电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5J的功，则：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中，电势能减少了多少？(2)如果规定电荷在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？(3)如果规定电荷在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？【练习2】物理学家索末菲认为氢原子中的电子绕原子核做椭圆运动，如图所示，假设带正电的原子核固定于Q点，电子在库仑力的作用下沿逆时针方向做以Q点为焦点的椭圆运动。M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。下列判断正确的是（）A．电子在椭圆轨道上运动速度不变B．电子在椭圆轨道上运动速率不变C．电子在从M点经P点到达N点的过程中速率先增大后减小D．电子在从M点经P点到达N点的过程中电势能先增大后减小任务三电势1.匀强电场电场强度为E，规定O点为零势能点，A为电场中任意一点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ。求：电荷q在A点的电势能：电荷2q在A点的电势能：电荷nq在A点的电势能：我们应该用什么物理量来表征电场能的性质？尝试给给出定义、定义式、单位。3.电势是矢量还是标量？电势的高低怎么判断？【练习1】电荷量q1为4×10-9C的试探电荷放在电场中的A点，具有6×10-8J的电势能。A点的电势是多少？若把q2为－2×10-10C的试探电荷放在电场中的A点，q2所具有的电势能是多少？【练习2】回答下列题目后小结：如何根据试探电荷的电势能来判断电场中两点电势的高低？（1）q在A点的电势能比在B点的大，A、B两点哪点电势高？（2）－q在C点的电势能比在D点的大，C、D两点哪点电势高？（3）q在E点的电势能为负值，－q在F点的电势能是负值，E、F两点哪点电势高？【练习3】根据图解答以下题目，然后进行小结：如何根据匀强电场的电场线来判断两点电势的高低？（1）M、N是匀强电场中同一条电场线上的两点，哪点电势高？（2）M、P是匀强电场中不在同一条电场线上的两点，AB是过M点与电场线垂直的直线，则M、P两点哪点电势高？三．课后检测A组（知识巩固作业）1．(多选)下列说法正确的是()A．电荷从电场中的A点运动到了B点，路径不同，静电力做功的大小就可能不同B．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间，又回到了该点，则静电力做功为零C．正电荷沿着电场线方向运动，静电力对正电荷做正功；负电荷逆着电场线方向运动，静电力对负电荷做正功D．电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立2.(多选)如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么下列结论正确的是()A．把正电荷从A点移到B点，静电力做正功，电荷的电势能减少B．把负电荷从A点移到B点，静电力做负功，电荷的电势能增加C．把负电荷从A点移到B点，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点到B点电势能均逐渐减少3．电场中，把电荷量为4×10－9C的正电荷从A点移到B点，克服静电力做功8×10－8J，以下说法中正确的是()A．正电荷在B点具有的电势能是8×10－8JB．B点的电势是20VC．正电荷的电势能增加了8×10－8JD．正电荷的电势能减少了8×10－8J4.如图，A、B是点电荷电场中同一条电场线上的两点，把电荷量q1为10-9C的试探电荷从无穷远移到A点，静电力做的功为4×10-8J；把q2为－2×10-9C的试探电荷从无穷远移到B点，静电力做的功为－6×10-8J。请判断：场源电荷是正电荷还是负电荷？场源电荷的位置是在A、B的左边还是右边？B组（思维提升作业）1.将一正电荷从无穷远处移向电场中M点，静电力做功为6.0×10－9J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，静电力做功为7.0×10－9J，则M、N两点的电势φM、φN关系是()A．φM＜φN＜0 B．φN>φM>0C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞02.一个电场中有A、B两点，电荷量q1为2×10-9C的试探电荷放在电场中的A点，具有－4×10-8J的电势能；q2为－3×10-9C的试探电荷放在电场中的B点，具有9×10-8J的电势能。现把q3为－5×10-9C的试探电荷由A点移到B点，静电力做正功还是负功？数值是多少？3.如图，A、B为一对等量同种电荷连线上的两点（其中B为中点），C为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为q的负点电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C，请分析在此过程中该电荷的电势能的变化情况。4.(多选)如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受静电力作用的带电粒子的运动轨迹。粒子先经过M点，再经过N点。可以判定()A．粒子在M点受到的静电力大于在