2021-2022学年人教版（2019）必修第三册 10.1 电势能和电势 学案（word版含答案）

2021-2022学年人教版（2019）必修第三册
10.1 电势能和电势 学案
学习目标
1.利用知识的类比和迁移激发学生的学习兴趣，培养学生灵活运用知识的能力和对科学的求知欲。
2.利用等势面图像的对称美、形态美，让学生获得美的享受、美的愉悦，让学生自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。
3.在研究问题的过程中，培养学生突出主要矛盾、忽略次要因素的思维方法。
重点难点
重点
理解掌握电势能、电势的概念及意义。
难点
掌握电势能与静电力做功的关系，并能用这些知识解决相关问题。
自主探究
知识点1静电力做功的特点
1.静电力做功：在匀强电场中，静电力所做的功。其中θ为① 的夹角。
2.特点：在静电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的② 和③ 有关，与电荷④ 无关。以上结论适用于匀强电场和非匀强电场。
知识点2电势能
1.概念：电荷在⑤ 中的势能，可用表示。
2.大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到⑥ 位置时静电力所做的功。
3.与静电力做功的关系：静电力所做的功等于电势能的⑦ ，用公式表示为。静电力做正功，电势能⑧ ；静电力做负功，电势能⑨ 。
4.电势能的数值大小与⑩ 的选取有关，通常把电荷在? 或大地表面的电势能规定为0。
知识点3电势
1.定义：电荷在电场中某一点的? 之比。
2.定义式：φ=? 。
3.单位：在国际单位制中，电势的单位为伏特，符号是? 。
4.矢标性：电势是? ，但有正值和负值之分。
5.相对性：
(1)电势是相对的，只有先确定了电场中某点的电势为0以后，才能确定电场中其他各点的电势，即电场中某点的电势跟? 位置的选择有关。
(2)电势正值与负值的意义：在规定了零电势后，电场中各点电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势? 零电势；负值表示该点电势? 零电势。
6.与电场线的关系：沿电场线的方向电势? 。
答案：① 静电力与位移之间 ②初始位置 ③终止位置 ④经过的路径 ⑤电场 ⑥零势能 ⑦减少量 ⑧减少 ⑨增加 ⑩零势能点 ?离场源电荷无限远处 ?电势能与它的电荷量 ? ?V ?标量 ?零电势 ?高于 ?低于 ?逐渐降低
预习检测
1.在静电场中，关于电场强度和电势的说法中正确的是（ ）
A.电势高的地方电场强度不一定大
B.电场强度大的地方电势一定高
C.电势为0的地方电场强度也一定为0
D.电场强度为0的地方电势也一定为0
2.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，静电力做了负功，则（ ）
A.b点的电场强度一定点比a点的大
B.电场线方向一定从b点指向a点
C.b点的电势一定比a点的高
D.该电荷的动能一定减少
答案：1.A 2.C
探究思考
【探究一】静电力做功与电势能的关系
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。该结论既适用于匀强电场，又适用于非匀强电场，即适用于任何静电场。
(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.静电力做功正负的判断
(1)根据静电力和位移方向的夹角判断，此法常用于匀强电场中恒定时静电力做功情况的判断，静电力和瞬时速度方向的夹角为锐角时静电力做正功，夹角为钝角时静电力做负功。
(2)根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断，此法常用于判断曲线运动中变化静电力的做功情况，静电力和瞬时速度方向的夹角为锐角时静电力做正功，夹角为钝角时静电力做负功，静电力和瞬时速度方向垂直时静电力不做功。
(3)根据电势能的变化情况判断，由静电力做功与电势能变化的关系可知，若电势能增加，则静电力做负功；若电势能减少，则静电力做正功。
(4)若物体只受静电力作用，可根据动能的变化情况判断，根据动能定理，若物体的动能增加，则静电力做正功；若物体的动能减少，则静电力做负功。
3.对电势能的理解
(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，其大小与选定的零电势能点有关。想要确定电荷的电势能，首先应确定零势能点的位置。
4.电势能增减的判断方法
(1)做功判断法：无论正电荷还是负电荷，只要静电力做正功，电荷的电势能一定减少；只要静电力做负功，电荷的电势能一定增加。
(2)电场线判断法：正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减少；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增加。负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增加；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减少。
(3)电势判断法：由公式可知，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小。
【探究二】电势
1.电势的特点
(1)电势具有相对性：电势是相对的，电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处，或是地球表面选为零电势点。
(2）电势是标量：电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了电势零点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势。显然，电势的正、负只表示大小，不表示方向。
2.电势高低的判断方法
(1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低。
(2)场源电荷判断法：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)电势能判断法：对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。
知识梳理
随堂训练
1.某静电场中有一点P，关于P点的电场强度与电势，下列说法正确的是( )
A.若放在P点的试探电荷的电荷量减半，则P点的场强减半
B.若放在P点的试探电荷的电荷量减半，则P点的电势减半
C.P点的场强、电势由电场本身决定，与试探电荷无关
D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
2.在静电场中，让电子逆着电场线的方向由A点移到B点，如图所示，则( )
A.静电力做正功，A点电势高于B点 B.静电力做正功，A点电势低于B点
C.静电力做负功，A点电势高于B点 D.静电力做负功，A点电势低于B点
3.如图所示，真空中A点固定一点电荷，是该点电荷电场中的两点，下列关于这两点的场强E的大小和电势φ的高低关系一定成立的是( )
A. B. C. D.
4.某静电场的电场线分布如图所示，为该电场中的两点，下列说法正确的是( )
A.P点场强小于Q点场强 B.P点电势低于Q点电势
C.将电子从P点移动到Q点，静电力做正功 D.将电子从P点移动到Q点，其电势能增大
答案以及解析
1.答案：C
解析：电场中某点的场强和电势是由电场本身决定的，与试探电荷无关，选项A、B错误，C正确；P点的场强方向为正的试探电荷在该点的受力方向，选项D错误。
2.答案：B
解析：让电子逆着电场线的方向由A点移动到B点，静电力方向由A指向B，则静电力做正功；沿电场线方向电势降低，可知A点电势低于B点，选项B正确，A、C、D错误。
3.答案：A
解析：由点电荷电场强度公式可知，离点电荷越远电场强度越小，所以，选项A正确，B错误；如果点电荷为正电荷，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，，同理，如果点电荷为负电荷，则，选项C、D错误。
4.答案：D
解析：电场线越密集，场强越大，由题图可知P点处的电场线比Q点处的密集，所以P点场强比Q点大，选项A错误；沿电场线方向电势逐渐降低，所以P点的电势高于Q点的电势，选项B错误；将电子从P点移动到Q点，由于电子带负电，静电力做负功，电子的电势能增大，选项C错误，D正确。