人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势学案

这是一份人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势学案，共5页。

[学习目标] 1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化之间的关系(重点)。
2.理解电势能、电势的概念及电势和电势能的相对性(重难点)。3.掌握电势能的计算方法(重点)。4.会判断电场中两点电势的高低(重点)。
一、静电力做功的特点
如图所示，正试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，仅在静电力作用下从A移动到B。
(1)若q沿直线(图甲)运动，静电力做的功为多少？
(2)若q沿折线(图甲)AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)若q沿任意曲线ANB(图乙)从A点移动到B点，静电力做的功为多少？
(4)由此可得出什么结论？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
静电力做功的特点：静电力所做的功与电荷的________________和________________有关，与电荷经过的路径________。
注意：这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明对非匀强电场也是适用的。
二、电势能
(1)分析正电荷只在静电力作用下从A→B运动(图甲)和从B→A运动时(图乙)静电力做功情况、动能和电势能的变化。
(2)参考重力做功与重力势能变化的关系总结静电力做功与电势能之间有什么关系。
(3)如果规定B点为零势能位置，若电荷从A移动至B静电力对电荷做功为WAB，则电荷在A点电势能是多少？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．定义：电荷在电场中具有的势能，是与________有关的物理量。符号：________。
2．静电力做功与电势能变化之间的关系：
(1)WAB＝__________。
(2)静电力做正功，即WAB>0，电势能________；静电力做负功，即WAB<0，电势能________。
3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到________________时静电力所做的功。
4．电势能的几点说明：
(1)标量：正负值表示电势能________。
(2)系统性：电荷与________共有的能量。
(3)相对性：通常以离场源电荷________或________为零势能面。
例1 将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×
10－5 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5 J的功，则：
(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能改变了多少？
(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？
(3)如果规定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？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
三、电势
在如图所示的匀强电场中，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度负方向的夹角为θ。
(1)电荷量分别为q、－q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为多少？
(2)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？
(3)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．定义：电荷在电场中某一点的________与它的________之比。
2．公式：φ＝________，其中φ由电场中该点的________决定，与试探电荷q本身________(填“有关”或“无关”)。
3．单位：在国际单位制中，电势的单位是______，符号是V，1 V＝1 J/C。
(1)假如正试探电荷沿着电场线从A点移到B点，电荷的电势能如何变化？由φ＝eq \f(Ep,q)知，A、B两点电势有什么关系？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)假如负试探电荷从A点移到B点，电势能如何变化？由φ＝eq \f(Ep,q)知，A、B两点电势有什么关系？
(3)由(1)(2)说明什么？如何判断两点电势的高低？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4．电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐________。
5．电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电势，一般选________或离场源电荷____________处的电势为0。
6．电势是________(填“矢”或“标”)量，但有正负。在同一电场中，电势为正值表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势。
注意：通过φ＝eq \f(Ep,q)计算时，Ep、q均需代入正负号。
(1)电场强度为零的位置电势也为零。( )
(2)电场强度大的位置电势不一定高。( )
(3)电势降低的方向就是电场线的方向。( )
(4)某电场中，A点的电势φA＝－3 V，B点的电势φB＝－4 V，则φA<φB。( )
例2 (2022·上海市长宁区高二期末)如图所示，在负点电荷形成的电场中，一条电场线上有a、b、c三点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。则( )
A．Eaφb>φc
B．Ea＝Eb＝Ec，φa>φb>φc
C．Ea>Eb>Ec，φa>φb>φc
D．Ea＝Eb＝Ec，φa<φb<φc
例3 (2022·黄冈市黄州区第一中学高一期末)将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，静电力做功为2.0×10－9 J，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8.0×10－9 J，则M、N两点的电势φM、φN的关系为( )
A．φM<φN<0 B．φN<φM<0
C．φN>φM>0 D．φM>φN>0
电势高低的判断方法
1．电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低。
2．场源电荷法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。
3．公式法：由φ＝eq \f(Ep,q)知，对于同一正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于同一负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。
例4 如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是( )
A．电势关系为φA>φB，电场强度大小关系为EA>EB
B．电势关系为φA<φB，电场强度大小关系为EAC．将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，静电力做负功，电势能增加
D．将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能关系为EpA静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加。除用静电力做功判断电势能大小外，还可根据公式Ep＝qφ来判断，如果是正电荷，电势越高，电势能越大；如果是负电荷，电势越高，电势能越小。
例5 一个电场中有A、B两点，电荷量q1为2×10－9 C的试探电荷放在电场中的A点，具有－4×10－8 J的电势能；电荷量q2为－3×10－9 C的试探电荷放在电场中的B点，具有9×
10－8 J的电势能。
(1)求A、B两点的电势。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)把电荷量q3为－5×10－9 C的试探电荷分别放在A、B两点，它具有的电势能分别为多大？把q3由A移到B点，静电力做多少功？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________