10.1电势能和电势 导学案-（2019）新人教版高中物理必修第三册.rar

第 10 章 静电场中的能量10.110.1 电势能和电势电势能和电势【学习目标学习目标】(1) 通过计算在勾强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功跟路径无关的特点。(2) 通过类比重力势能引入电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法，并进一步认识到物理学的和谐统一性。(3)理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的电势能零点的规定方法。(4)通过建立电势概念过程，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高低。【开启新探索开启新探索】1.在没有学习新课之前，首先回顾一下，重力做功的特点、重力做功与重力势能的关系。 （1） 重力做功取决于 ，与 无关。 （2） 重力做正功，重力势能 ，并且重力作多少正功，重力势能 ；重力做负功，重力势能 ，并且重力作多少负功，重力势能 。2. 如图，一带电量为+q 的物块放在光滑的水平面上，物块的质量为 m，物块所在区域存在水平方向的匀强电场，电场强度为 E，静止释放后，物块沿电场方向运动的距离为 d 的过程中，电场力对物块做多少功？物块的动能增加多少？我们知道，能量是守恒的，那么增加的动能来源于什么能量呢？ 【质疑提升质疑提升 1】1】静电力做功的特点静电力做功的特点 1. 分析试探电荷 q 在场强为 E 的匀强电场中，沿不同路径从 A 运动到 B。AB 间的直线距离为 L，与匀强电场场强方向夹角为 ，则以下三种情况下电场力做功的大小：（1）q 沿直线从 A 到 B： （2）q 沿折线从 A 到 M、再从 M 到 B： （3）q 沿任意曲线 A 到 B： 2. 对比 1 中三种情况下的做功大小，你可以得到在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功有怎样的特点？ （1）在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的 有关，与电荷 无关。3.上面的结论是通过匀强电场中推导出来的，是否可以适用于非匀强电场，为什么？【质疑提升质疑提升 2】2】电势能电势能 1功是能量转化的量度，那么电场力做功对应了怎样的能量转化？2. 电场力做功与电势能变化又有怎样的关系？3如何确定电荷在电场中的电势能？【学以致用学以致用 1】1】1 如图所示，匀强电场的电场强度 E3103N/C,在匀强电场中沿电场方向有 A、B 两点，它们间距d=2cm 。（1）将一个电量 q1=2105C 的电荷由 A 移到 B 的过程中，电场力做了多少功？电荷的电势能如何变化，变化了多少？电荷在 A 点、B 点的电势能大小关系？（2）在（1）的基础上，若设电荷在 B 点的电势能为零，则电荷在 A 点的电势能为多少？ （3）将一个电量 q1=2105C 的电荷由 A 移到 B 的过程中，电场力做了多少功？电荷的电势能如何变化，变化了多少？该电荷在 A 点、B 点的电势能大小关系？（4）在（3）的基础上，若设电荷在 B 点的电势能为零，则电荷在 A 点的电势能为多少？ 【质疑提升质疑提升 3】3】电势电势1. 如图，一带电量为+q 的物块放在光滑的水平面上的 A 点，物块所在区域存在水平方向的匀强电场，电场强度为 E，静止释放后，物块沿电场方向运动到 B 点，移动的距离为 d。设 B 点的电势能为零。则电荷在 A 点的电势能为多少？若带电量为+2q 呢？ 2. 电荷是电场中会受到力的作用，我们称电场有力的性质，电场力的性质用电场强度来描述，电场强度与引入的试探电荷无关。电荷在电场中具有电势能，我们称电场具有能的性质，电势能是否可以反映电场能的性质？为什么？3. 可以引入怎样的物理量描述电场能的性质？4. 电势是如何定义的，对应的定义式、单位又是什么？电势是标量是矢量？5. 某一点的电势大小是相对的，还是一定的？为什么？6. 如图所示，一正电荷放在 A 位置，沿电场线运动到 B 位置，正电荷的电势能如何变化，从 A 到 B 的电势如何变化？7. 电场强度、电势分别是描述电场力、能性质的物理量，那么两者大小是否一定正相关呢？【学以致用学以致用 2】2】B1. 一检验电荷电荷量为 Q12108C，放在一电场中具有 4107J 的电势能，求该点的电势。若把电荷量为 Q23109J 的电荷放在该点，则电荷具有的电势能为多少？2有一电场的电场线如图所示，场中 A、B 两点电场强度的大小 Ea Eb，电势 a b，正电荷在 A、B 两点的电势能 Epa Epb，负电荷 A、B 两点的电势能 Epa Epb。 （选填“大于”、“小于”、 “等于”。 ）【素养提升专练素养提升专练】1. 电场中有 A、B 两点，把电荷从 A 点移到 B 点的过程中，电场力对电荷做正功，则可以判定( ) A电荷的电势能减少 B电荷的电势能增加 CA 点的场强比 B 点的场强大 DA 点的场强比 B 点的场强小2. 下列说法中，正确的是( )A. 当两个正点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大B. 当两个负点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能减小C. 一个正电荷与一个负点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大D. 一个正点电荷与一个负点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力减小，它们的电势能也减小 3如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有 A、B、C 三点，分别把+q 和-q 的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是 ( )A放上+q 时，它们的电势能 EPAEPBEPC B放上+q 时，它们的电势能 EPAEPBEPCC放上q 时，它们的电势能 EPAEPBEPC D放上q 时，它们的电势能 EPAEPBEPC4. 如图所示，P、Q 是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是 O，A、 B 是中垂线上的两点，OAOB，用 EA、EB、A、B分别表示 A、B 两点的场强和电势，则( ) AEA一定大于 EB，A一定大于 B BEA不一定大于 EB，A一定大于 BCEA一定大于 EB，A不一定大于 B DEA不一定大于 EB，A不一定大于 B 5. 如图所示，是一独立正点荷形成电场中的一条电场线，线段 AB=BC，则（ ）A电场强度比较是 EAEBB电势比较是 ABC负电荷在 A 处的电势能大于在 C 处的电势能D检验电荷沿 AC 方向移动电场力不做功6. 如图，在电场强度为 60 N/C 的匀强电场中有 A、B、C 三个点，AB 为 5 cm，BC 为 12 cm，其中 AB沿电场方向，BC 和电场方向的夹角为 60。将电荷量为 410-8 C 的正电荷从 A 点移到 B 点，再从 B点移到 C 点，静电力做了多少功？若将该电荷沿直线由 A 点移到 C 点，静电力做的功又是多少？2.6410-7J 2.6410-7J7有一个带电量 q=310-6C 的正点电荷，从电场中的 A 点移到 B 点，克服电场力做了 6104J 的功，求：（1）若 B 点的电势为 0，电荷在 A 点的电势能是多少？（2）若 B 点的电势为 0，A 点的电势是多少？-610-4J -200V8. 如图， A、B 为一对等量同种电荷连线上的两点 （其中 B 为中点），C 为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为 q 的负点电荷自 A 沿直线移到 B 再沿直线移到 C，请分析在此过程中该电荷的电势能的变化情况。增大。9. 将带电量为 610-6C 的负电荷从电场中的 A 点移到 B 点，克服电场力做了 310-5J 的功，再从 B 移到 C，电场力做了 1.210-5J 的功，则（1）电荷从 A 移到 B，再从 B 移到 C 的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定 A 点的电势能为零，则该电荷在 B 点和 C 点的电势能分别为多少？增，1.810-5J 310-5J 1.810-5J10. 如图，A、B 是点电荷电场中同一条电场线上的两点，把电荷量 q1为 10-9 C 的试探电荷从无穷远移到 A 点，静电力做的功为 410-8 J； 把 q2 为210-9 C 的试探电荷从无穷远移到 B 点，静电力做的功为 610-8 J。 请判断：场源电荷是正电荷还是负电荷？场源电荷的位置是在 A、B 的左边还是右边？负 A 左第 10 章 静电场中的能量10.110.1 电势能和电势电势能和电势【学习目标学习目标】(1) 通过计算在勾强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功跟路径无关的特点。(2) 通过类比重力势能引入电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法，并进一步认识到物理学的和谐统一性。(3)理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的电势能零点的规定方法。(4)通过建立电势概念过程，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高低。【开启新探索开启新探索】1.在没有学习新课之前，首先回顾一下，重力做功的特点、重力做功与重力势能的关系。 （1） 重力做功取决于 ，与 无关。 （2） 重力做正功，重力势能 ，并且重力作多少正功，重力势能 ；重力做负功，重力势能 ，并且重力作多少负功，重力势能 。2. 如图，一带电量为+q 的物块放在光滑的水平面上，物块的质量为 m，物块所在区域存在水平方向的匀强电场，电场强度为 E，静止释放后，物块沿电场方向运动的距离为 d 的过程中，电场力对物块做多少功？物块的动能增加多少？我们知道，能量是守恒的，那么增加的动能来源于什么能量呢？ 【质疑提升质疑提升 1】1】静电力做功的特点静电力做功的特点 1. 分析试探电荷 q 在场强为 E 的匀强电场中，沿不同路径从 A 运动到 B。AB 间的直线距离为 L，与匀强电场场强方向夹角为 ，则以下三种情况下电场力做功的大小：（1）q 沿直线从 A 到 B： （2）q 沿折线从 A 到 M、再从 M 到 B： （3）q 沿任意曲线 A 到 B： 2. 对比 1 中三种情况下的做功大小，你可以得到在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功有怎样的特点？ （1）在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的 有关，与电荷 无关。3.上面的结论是通过匀强电场中推导出来的，是否可以适用于非匀强电场，为什么？【质疑提升质疑提升 2】2】电势能电势能 1功是能量转化的量度，那么电场力做功对应了怎样的能量转化？2. 电场力做功与电势能变化又有怎样的关系？3如何确定电荷在电场中的电势能？【学以致用学以致用 1】1】1 如图所示，匀强电场的电场强度 E3103N/C,在匀强电场中沿电场方向有 A、B 两点，它们间距d=2cm 。（1）将一个电量 q1=2105C 的电荷由 A 移到 B 的过程中，电场力做了多少功？电荷的电势能如何变化，变化了多少？电荷在 A 点、B 点的电势能大小关系？（2）在（1）的基础上，若设电荷在 B 点的电势能为零，则电荷在 A 点的电势能为多少？ （3）将一个电量 q1=2105C 的电荷由 A 移到 B 的过程中，电场力做了多少功？电荷的电势能如何变化，变化了多少？该电荷在 A 点、B 点的电势能大小关系？（4）在（3）的基础上，若设电荷在 B 点的电势能为零，则电荷在 A 点的电势能为多少？ 【质疑提升质疑提升 3】3】电势电势1. 如图，一带电量为+q 的物块放在光滑的水平面上的 A 点，物块所在区域存在水平方向的匀强电场，电场强度为 E，静止释放后，物块沿电场方向运动到 B 点，移动的距离为 d。设 B 点的电势能为零。则电荷在 A 点的电势能为多少？若带电量为+2q 呢？ 2. 电荷是电场中会受到力的作用，我们称电场有力的性质，电场力的性质用电场强度来描述，电场强度与引入的试探电荷无关。电荷在电场中具有电势能，我们称电场具有能的性质，电势能是否可以反映电场能的性质？为什么？3. 可以引入怎样的物理量描述电场能的性质？4. 电势是如何定义的，对应的定义式、单位又是什么？电势是标量是矢量？5. 某一点的电势大小是相对的，还是一定的？为什么？6. 如图所示，一正电荷放在 A 位置，沿电场线运动到 B 位置，正电荷的电势能如何变化，从 A 到 B 的电势如何变化？7. 电场强度、电势分别是描述电场力、能性质的物理量，那么两者大小是否一定正相关呢？【学以致用学以致用 2】2】B1. 一检验电荷电荷量为 Q12108C，放在一电场中具有 4107J 的电势能，求该点的电势。若把电荷量为 Q23109J 的电荷放在该点，则电荷具有的电势能为多少？2有一电场的电场线如图所示，场中 A、B 两点电场强度的大小 Ea Eb，电势 a b，正电荷在 A、B 两点的电势能 Epa Epb，负电荷 A、B 两点的电势能 Epa Epb。 （选填“大于”、“小于”、 “等于”。 ）【素养提升专练素养提升专练】1. 电场中有 A、B 两点，把电荷从 A 点移到 B 点的过程中，电场力对电荷做正功，则可以判定( ) A电荷的电势能减少 B电荷的电势能增加 CA 点的场强比 B 点的场强大 DA 点的场强比 B 点的场强小2. 下列说法中，正确的是( )A. 当两个正点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大B. 当两个负点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能减小C. 一个正电荷与一个负点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大D. 一个正点电荷与一个负点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力减小，它们的电势能也减小 3如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有 A、B、C 三点，分别把+q 和-q 的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是 ( )A放上+q 时，它们的电势能 EPAEPBEPC B放上+q 时，它们的电势能 EPAEPBEPCC放上q 时，它们的电势能 EPAEPBEPC D放上q 时，它们的电势能 EPAEPBEPC4. 如图所示，P、Q 是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是 O，A、 B 是中垂线上的两点，OAOB，用 EA、EB、A、B分别表示 A、B 两点的场强和电势，则( ) AEA一定大于 EB，A一定大于 B BEA不一定大于 EB，A一定大于 BCEA一定大于 EB，A不一定大于 B DEA不一定大于 EB，A不一定大于 B 5. 如图所示，是一独立正点荷形成电场中的一条电场线，线段 AB=BC，则（ ）A电场强度比较是 EAEBB电势比较是 ABC负电荷在 A 处的电势能大于在 C 处的电势能D检验电荷沿 AC 方向移动电场力不做功6. 如图，在电场强度为 60 N/C 的匀强电场中有 A、B、C 三个点，AB 为 5 cm，BC 为 12 cm，其中 AB沿电场方向，BC 和电场方向的夹角为 60。将电荷量为 410-8 C 的正电荷从 A 点移到 B 点，再从 B点移到 C 点，静电力做了多少功？若将该电荷沿直线由 A 点移到 C 点，静电力做的功又是多少？7有一个带电量 q=310-6C 的正点电荷，从电场中的 A 点移到 B 点，克服电场力做了 6104J 的功，求：（1）若 B 点的电势为 0，电荷在 A 点的电势能是多少？（2）若 B 点的电势为 0，A 点的电势是多少？8. 如图， A、B 为一对等量同种电荷连线上的两点 （其中 B 为中点），C 为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为 q 的负点电荷自 A 沿直线移到 B 再沿直线移到 C，请分析在此过程中该电荷的电势能的变化情况。9. 将带电量为 610-6C 的负电荷从电场中的 A 点移到 B 点，克服电场力做了 310-5J 的功，再从 B 移到 C，电场力做了 1.210-5J 的功，则（1）电荷从 A 移到 B，再从 B 移到 C 的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定 A 点的电势能为零，则该电荷在 B 点和 C 点的电势能分别为多少？10. 如图，A、B 是点电荷电场中同一条电场线上的两点，把电荷量 q1为 10-9 C 的试探电荷从无穷远移到 A 点，静电力做的功为 410-8 J； 把 q2 为210-9 C 的试探电荷从无穷远移到 B 点，静电力做的功为 610-8 J。 请判断：场源电荷是正电荷还是负电荷？场源电荷的位置是在 A、B 的左边还是右边？