10-1《電勢能和電勢》(學案)(人教版2019必修第三冊)

10.1電勢能和電勢TOC\o"1-2"\h\u目錄基礎(chǔ)新知 21.靜電力做功特點 22.電勢能 23.電勢 34.有關(guān)電勢能、電勢的幾點注意 3考點探究 6考點一：靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系 6考點二：電勢能增減判斷 7考點三：對電勢的理解及電勢增減判斷方法 8考點四：通過電場線與運動軌跡判斷電勢能、電勢增減 9考點五：圖像特點 11小結(jié)導圖： 12學習目標：（1）知道靜電力做功與路徑無關(guān)（2）理解電勢能的概念，掌握電勢能的性質(zhì)（3）知道電勢的定義方法和定義式、單位（4）掌握電勢能及電勢的增減判斷方法（5）掌握圖像特點基礎(chǔ)新知1.靜電力做功特點（1）靜電力做功只與電荷運動的初末位置有關(guān)，與電荷運動路徑無關(guān)。（2）勻強電場中靜電力做功：，其中d為沿著電場力（場強）方向的位移。相當于重力做功中的高度差。2.電勢能概念：電荷在靜電場中具有的勢能。用Ep來表示。大?。弘姾稍陔妶鲋心滁c的電勢能的大小等于把電荷從該點移到電勢能為零的點，電場力做的功。零勢能點：電場中規(guī)定的電勢能為零的位置，通常把離場源電荷無限遠或大地的電勢能規(guī)定為零。靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做功等于電勢能的減少量:電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加。3.電勢定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值。定義式：單位：國際單位制中，電勢的單位是伏特，符號是V,1V＝1J/C。沿電場線方向電勢降低。電勢能、電勢與電場強度因電勢能和電勢均具有相對性，兩者大小不固定。而電場強度是電場本身決定的，是絕對的。因此，電勢能、電勢的大小與電場強度無任何關(guān)系。4.有關(guān)電勢能、電勢的幾點注意（1）電勢能、電勢均具有相對性，計算二者大小時，應先選定零勢能點（2）電勢能、電勢均為標量，計算二者大小時，應注意電荷的電性、電場力做功正負等（3）靜電力做功和重力做功有很多相似點，也有不同點：地球產(chǎn)生的重力場，方向唯一（豎直向下），且地球?qū)ξ矬w只有引力；而電場方向不固定，對其中的電荷既可產(chǎn)生引力，也可產(chǎn)生斥力，所以計算靜電力的功時要注意電荷的電性、移動的方向、電場強度的方向等。基礎(chǔ)檢測1．（靜電力做功特點）如圖所示，正電荷q在勻強電場E中分別沿直線、折線運動。已知間的距離為間的距離為d。方向平行于電場線，方向垂直于電場線。關(guān)于靜電力做功的值，下列說法正確的是（）A．電荷沿直線運動時，靜電力做功為B．電荷沿直線運動時，靜電力做功為C．電荷沿折線運動時，靜電力做功為0D．電荷沿折線運動時，靜電力做功為【答案】B【解析】電場力做功與路徑無關(guān)，只跟初末位置的電勢差有關(guān)，故電荷沿直線AB運動和沿折線AMB運動時電場力做功均相同，為；B正確。2．（靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系）在電場中，把一點電荷從A點移到B點，克服靜電力做功為6×10-8J，以下說法正確的是（）A．電荷在B點具有的電勢能是6×10-8JB．電荷在B點具有的電勢能是6×10-8JC．電荷的電勢能增加了6×10-8JD．電荷的電勢能減少了6×10-8J【答案】C【解析】電荷在電場中某點的電勢能具有相對性，只有確定了零電勢能點，電荷在B點的電勢能才是確定的數(shù)值，選項A、B錯誤；電荷從A點移到B點的過程中克服靜電力做的功為6×10-8J，因此電荷的電勢能增加了6×10-8J，選項C正確，D錯誤。3．（電勢、電場強度的性質(zhì)）下列關(guān)于電場性質(zhì)的說法，正確的是（）A．電場強度大的地方，電場線一定密，電勢也一定高B．電場強度大的地方，電場線一定密，但電勢不一定高C．電場強度為零的地方，電勢一定為零D．電勢為零的地方，電場強度一定為零【答案】B【解析】電場強度大的地方，電場線密集。而沿著電場線的方向電勢逐漸降低。電場線密集的地方，電勢不一定高。電勢高的地方，電場線不一定密集。綜上所述，選項B正確。電勢是一個相對的概念，零勢點的選取是任意的。因此，電場強度為零的地方，電勢不一定是零。電勢為零的地方，電場強度也不一定為零。選項C、D錯誤

考點探究考點一：靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做功等于電勢能的減少量:EPA為初位置電勢能，EPB為末位置電勢能，因此有：電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加。判斷靜電力做正負功，可根據(jù)力（F）的方向與速度（V）方向的夾角（）判斷：當時，力（F）做正功；當時，力（F）做負功；當時，力（F）不負功。電勢能的性質(zhì)標矢性：電勢能是標量，有正負但沒有方向。系統(tǒng)性：我們習慣上說成電荷的電勢能，實際電勢能是由電場和電荷共同決定的，是屬于電荷和電場所共有的。相對性：電勢能大小與選定的零勢能點有關(guān)。因此，確定電荷的電勢能，應先確定零勢能點。針對訓練1．一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點移到B點時，電場力做了5×10-6J的功，那么（）A．電荷在B處時將具有5×10-6J的電勢能B．電荷在B處將具有5×10-6J的動能C．電荷的電勢能減少了5×10-6JD．電荷的動能減少了5×10-6J【答案】C【解析】在只有電場力的作用下，電荷的動能和電勢能之和保持不變，電場力做了5×10-6J的功，由動能定理可得電荷將增加5×10-6J的動能，同時減少5×10-6J的電勢能；故C正確、D錯誤；如果取A點為零勢能點，則電荷在B處時將具有-5×10-6J的電勢能；如果電荷在A點時動能為零，則電荷在B處將具有5×10-6J的動能；由于零勢能點未知、電荷在A點的動能未知，故A、B錯誤?？键c二：電勢能增減判斷做功法：電場力做正功，電勢能減??；電場力做負功，電勢能增加。（與電荷正負無關(guān)）電勢法：對于正（負）電荷，電勢越高，所在位置電勢能越大（?。＃凑姾傻碾妱菽芘c電勢同變化，負電荷反變化）電性法：同種電荷相距越近（遠），電勢能越大（小）；異種電荷相距越近（遠），電勢能越?。ù螅?。補充說明：電性法是做功法的延伸：同種電荷靠近時，彼此間為排斥力，且靜電力方向與電荷速度方向夾鈍角，做負功，所以電勢能增加；同理，異種電荷靠近時，電勢能減小。當只有電場力做功時，電荷的動能增加（減少），則電勢能減少（增加）。因能量守恒，電荷動能與電勢能互相轉(zhuǎn)化，總量不變?？键c三：對電勢的理解及電勢增減判斷方法電勢的性質(zhì)相對性：電勢的大小，與選取的零勢能點有關(guān)。（電勢的定義與電勢能有關(guān)，電勢能具有相對性）固有性：電場中某點的電勢大小是由電場本身的性質(zhì)決定的，與在該點是否放有電荷及所放電荷的電荷量和電勢能均無關(guān)標矢性：電勢是標量，沒有方向，但有正負電勢的增減判斷方法電場線法：沿電場線方向，電勢降低。場源電荷法：離正場源電荷越近，電勢越高；離負場源電荷越近，電勢越低。電勢能法：對于正電荷，電勢能越大，所在位置的電勢越高；對于負電荷，電勢能越小，所在位置的電勢越高。補充說明：應用電場線法時，不必考慮電荷正負。其次，應注意是沿電場線方向，不是沿電場線。場源電荷法是電場線法的延伸，更適合多個場源電荷形成的復雜場的環(huán)境。針對訓練1．（電勢能、電勢增減判斷）下列關(guān)于電勢高低的判斷正確的是（

）A．正電荷從A點移到B點時，其電勢能增加，A點電勢一定較高B．正電荷只在電場力作用下從A點移到B點，A點電勢一定較高C．負電荷從A點移到B點，克服電場力做功，A點電勢一定較高D．負電荷從A點移到B點，電勢能增加，A點電勢一定較低【答案】C【解析】正電荷在電勢越高的地方電勢能越大，故，A錯誤；只在電場力作用下從A點移到B點，說明電場力做正功，故，B錯誤；負電荷從A點移到B點，克服電場力做功，電勢能增加，由可知，，C正確，D錯誤2．（電勢能、電勢增減判斷）(多選)下列說法中，正確的是（）A.當兩個正點電荷互相靠近時，它們之間的庫侖力增大，它們的電勢能也增大B.當兩個負點電荷互相靠近時，它們之間的庫侖力增大，它們的電勢能也增大C.一個正點電荷與一個負點電荷互相靠近時，它們之間的庫侖力增大，它們的電勢能也增大D.一個正點電荷與一個負點電荷互相靠近時，它們之間的庫侖力減小，它們的電勢能也減小【答案】AB【解析】無論是同號點電荷還是異號點電荷，它們靠近時庫侖力均增大。因此，選項D錯誤。同號電荷靠近時，庫侖力做負功，電勢能增大。異號電荷靠近時，電場力做正功，電勢能減少。因此選項C錯誤。選項AB正確考點四：通過電場線與運動軌跡判斷電勢能、電勢增減（1）在電場中，正電荷電場力方向沿電場線的切線方向，負電荷電場力方向沿電場線的切線方向的反向。（2）同時，電場力的方向應偏向運動軌跡的凹側(cè)二者結(jié)合，即可推出電場力的方向，進而推出電場力做功正負、場強方向、電荷電性等信息。針對訓練1．圖中的實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運動軌跡，粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點，可以判定（

）A．M點的電勢高于N點的電勢B．該粒子帶負電C．粒子在M點的速度大于在N點的速度D．粒子在N點的電勢能大于在M點的電勢能 【答案】A【解析】根據(jù)順著電場線方向電勢降低可知，M點的電勢高于N點的電勢。故A正確；由電場力方向應指向軌跡的內(nèi)側(cè)得知，粒子所受電場力方向大致斜向左上方，與電場線方向相同，因此粒子帶正電，B錯誤，同時可知電場力方向與粒子速度方向夾銳角，電場力對粒子做正功，其電勢能減小，動能增大，則知粒子在M點的電勢能大于在N點的電勢能，在M點的動能小于在N點的動能，在M點的速度小于在N點受到的速度。故CD錯誤。故選A2．如圖所示，實線是一簇未標明方向的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點．若帶電粒子在運動中只受電場力的作用，對于a，b兩點下列判斷正確的是（

）A．電場中a點的電勢較高 B．帶電粒子在a點的動能較小C．帶電粒子在a點的加速度較大 D．帶電粒子一定帶正電【答案】C【解析】根據(jù)圖中軌跡分析，粒子軌跡向左彎曲，說明粒子在a、b兩點受電場力沿電場線向左，但電場線方向不明，故無法判斷電勢高低，A錯誤；從a到b的過程中，根據(jù)軌跡彎曲方向與粒子速度方向的關(guān)系分析可知：如果粒子從a運動到b電場力做負功，動能減少，a點動能大；如果粒子從b運動到a，電場力做正功，動能增大，a點動能大．所以粒子在a點動能大。根據(jù)電場線疏密可判斷a處場強大于b處場強，由牛頓第二定律得：，場強大的地方，粒子加速度大，所以帶電粒子在a點的加速度較大，C正確；結(jié)合選項A的分析，由于電場線的方向未知，無法判斷粒子帶電的正負，D錯誤考點五：圖像特點圖像斜率，因靜電力做功等于電勢能的減少量:，則，斜率。圖像斜率為電場力大小。針對訓練1．（圖像）（多選）兩個點電荷、固定于軸上，將一帶正電的試探電荷從足夠遠處沿軸負方向移近（位于坐標原點），在移動過程中，試探電荷的電勢能隨位置的變化