10.1　电势能和电势 导学案 （含解析）高一物理人教版必修第三册.docxVIP

2025年

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．

eq\a\vs4\al(活动一：探究静电力做功的特点)

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．

eq\a\vs4\al(活动二：推导电势能的变化与静电力做功的关系)

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＝4×109N/C中，一个负离子q＝－2×10-11C，从A点运动到B点，A、B相距L＝1m．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

eq\a\vs4\al(活动三：用物理量之比定义电势)

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么关系？

(2)将一正电荷从无穷远处移入电场中M点，电势能减少了8.0×10-9J，若将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10-9J，则下列判断中正确的是()

A.φM＜φN＜0B.φN＞φM＞0C.φN＜φM＜0D.φM＞φN＞0

总结：电势高低的判断方法．

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