2024_2025学年新教材高中物理第10章静电场中的能量素养培优课2电场能的性质学案新人教版必修第三册.docVIP

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电场能的性质

培优目标：1．驾驭电势和电势能大小的推断方法。2．理解电场中的功能关系和能量守恒定律。3．会应用功能关系和能量守恒定律解决相关问题。

考点1电势凹凸及电势能大小的推断

1．电势凹凸的推断方法

推断角度

推断方法

依据电场线方向

沿电场线方向，电势越来越低(电场线的方向就是电势降低最快的方向)

场源电荷推断法

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

依据电场力做功推断

正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷，状况恰好相反

依据Ep＝qφ推断

正电荷所在处的电势能越大，该点电势越高；负电荷所在处的电势能越大，该点电势越低

2．电势能大小的推断方法

推断角度

推断方法

做功推断法

电场力做正功，电势能削减；电场力做负功，电势能增大

电荷电势法

正电荷在电势越高的地方电势能越大；负电荷在电势越低的地方电势能越大

公式法

由Ep＝qφ，将电荷的大小、正负号一起代入公式。若Ep为正值，其肯定值越大表示电势能越大；如Ep为负值，其肯定值越小，表示电势能越大

能量守恒法

若只有电场力做功，电荷的动能和电势能之和不变，电荷动能增加，电势能削减；电荷动能削减，电势能增加

场源电荷推断法

离场源正电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越大(或越小)，离场源负电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越小(或越大)

电场线法

顺着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能削减(或增加)，逆着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能增加(或削减)

【典例1】(多选)在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一正方形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则以下推断中正确的是()

A．由a→b，电势降低，电子的电势能削减

B．由b→c，电场对电子先做负功后做正功，总功为零

C．由c→d，电子的电势能增加

D．由d→a，电子的电势能先削减后增加，电势能总增量为零

[思路点拨](1)依据电势凹凸，分析电场力对电子做功的正负。

(2)依据等势线的分布状况分析电势的变更。

BD[等量异种点电荷的电场线及等势面分布状况如图所示，由图中电场线分布可知，从a到b电势渐渐降低，电子的电势能增加，A错误；再由等势线的分布可知，b、c在同一等势面上，沿直线由b到c电势先降低后上升，电场对电子先做负功，后做正功，总功为零，B正确；由c到d，电场对电子做正功，电子的电势能削减，C错误；a、d在同一等势面上，由d到a，电子的电势能先削减后增加，电势能总增量为零，D正确。

]

(1)同一条电场线上的两点，可用沿电场线方向，电势降低，比较两点电势凹凸；不在同一电场线上的两点，可画出过两点的等势面，再用沿电场线由高等势面指向低等势面比较两点电势凹凸。

(2)推断电势能增减时最常用的方法是将电荷从一点移至另一点，推断电场力做功的正、负，从而比较电荷具有电势能的增减状况。

[跟进训练]

1．如图所示，将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧，两球在空间形成了稳定的静电场，实线为电场线，虚线为等差等势线。A、B两点与两球球心连线位于同始终线上，C、D两点关于直线AB对称，则()

A．A点和B点的电势相同

B．正电荷从A点移至B点，电场力做正功

C．C点和D点的电场强度相同

D．负电荷从C点移至D点，电势能增大

B[本题疑难之处是不清晰电场线的特点。A点和B点不在同一个等势线上，所以它们的电势不同，所以A错误；从A点至B点，电势降低，所以正电荷从A点移至B点，电场力做正功，所以B正确；依据电场的对称性可知，C点和D点的电场强度的大小相等，但是它们的方向不同，所以C错误；C点和D点在同一个等势线上，负电荷从C点移至D点，电势能不变，所以D错误。]

考点2电场中的功能关系

功是能量转化的量度，每一种力做功必定伴随一种能量与其他能量的相互转化。

1．电场力做功实现了电势能与其他形式的能的相互转化，电场力做正功，电势能削减，电势能转化为其他形式的能；电场力做负功，电势能增加，其他形式的能转化为电势能。

2．重力做功实现了重力势能与其他形式的能的相互转化，重力做正功，重力势能削减，重力势能转化为其他形式的能；重力做负功，重力势能增加，其他形式的能转化为重力势能。

3．合外力做功实现了动能与其他形式的能的相互转化，合外力做正功，动能增加，其他形式的能转化为动能；合外力做负功，动能削减，动能转化为其他形式的能。

4．除重力(系统内弹力)以外的力做功实现了机械能与其他形式的能的相互转化，除重力(系统内弹力)以外的力做正功，机械能增加，其他形式的能转化为机械能；除重