10.1　电势能和电势 导学案 （含解析）2024-2025学年高一物理人教版（2019）必修第三册

10.1　电势能和电势 1. 通过类比重力做功，知道静电力做功的特点． 2. 理解电势能的变化与静电力做功的关系，会计算电荷在电场中某点的电势能． 3. 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． 如图所示，一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为 q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE，方向跟电场强度E的方向相同. 重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点？ 1. 如图所示，试探电荷＋q在电场强度为E的匀强电场中沿三条不同的路径从A点移到B点．试分别计算下列几种情况下电场力对电荷做的功． (1) 将＋q从位置A沿直线移至位置B； (2) 将＋q从位置A沿折线AMB移至位置B； (3) 将＋q从位置A沿任意曲线ANB移至位置B. 2. 对比以上几种情况下电场力做的功，归纳静电力做功的特点． 因重力做功与电场力做功都与路径无关，根据物体在重力场中具有重力势能，类比得电荷在电场中也具有势能．物理学中将电场中的电荷所具有的势能叫作电势能．同样与重力势能类似，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，但习惯上说成电荷的电势能． 1. 如图所示，若分别将小球甲、正点电荷乙(重力不计) 由静止释放．已知负电荷－Q固定，空气阻力不计．则： (1) 释放后甲、乙分别受到什么力的作用？两者的动能如何变化？两者的动能分别是什么能量转化的？ (2) 设电荷乙在A、B两点的电势能分别为EpA和EpB.试证明电荷乙从A点运动到B点过程中，静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB. 2. 如图所示，在匀强电场E＝4×109 N/C中，一个负离子q＝－2×10-11 C，从A点运动到B点，A、B相距L＝1 m．则： (1) 该过程静电力做了多少功？ (2) 离子的电势能如何变化？变化了多少？ (3) 若分别取A、B点为零势能点，该离子在A、B点的电势能分别是多少？ (4) 能量是标量，思考并写出电势能正负的意义． 3. 阅读教材，完成下表． 重力场 静电场 场的作用 对场中的物体有重力的作用 对场中的_____有力的作用 做功特点 重力做功与路径无关 电场力做功与路径_____ 功能关系 重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加，WG＝－ΔEp 电场力做正功，电势能_____；电场力做负功，电势能_____，W＝_____ 相对性 重力势能具有相对性 电势能具有_____ 零势能点(面) 选取 通常取最低点所处的平面为零势能面，也可根据需要选取 通常取_____的电势为0，也可根据需要选取 势能大小 EpA＝mgh(取最低点所处的平面为零势能面) EpA＝_____(取O点为零势能点) 所属对象 属于物体与地球组成的系统共有 属于_____组成的系统共有 1. 如图所示，匀强电场的电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ. (1) 电荷量分别为q、2q和－q的试探电荷在A点的电势能分别为多少？ (2) 电势能与电荷量的比值是否相同？ (3) 电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？ 2. 电势φ是表示电场的能的性质的物理量，电场中某点的电势φ取决于电场本身，而与在该点是否放有电荷、电荷的电性及电荷量均无关． (1) 阅读教材，写出电势的定义式和单位． (2) 电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有关．在物理学的理论研究中常取离场源电荷_____处的电势为0，在实际应用中常取_____的电势为0. (3) 说一说电势的标矢性及正负号的意义？ 3. 比较电场中两点电势的高低． (1) 如图所示，A、B是电场线上的两点，A、B两点的电势哪个高？为什么？A、B两点的电场强度哪个大？想一想：电势和电场强度大小之间存在什 ... ...