10.1 电势能和电势（教师版）-【帮课堂】2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教2019必修第三册）

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10.1 电势能和电势
【物理核心素养】
物理观念：树立能量观念，理解电势能的概念，知道静电力做功与路径无关；理解静电力做功与
电势能变化的关系，运用能量的观点去分析问题。
科学思维：在探究静电力做功的特点过程中再次领悟微元分割法的精妙之处，理解静电力做的的
特点。
科学探究：通过与重力势能类比的方法对电势能进行研究，推导出电势能与静电力做功的关系。
科学态度与责任：渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，发挥学生空间想象能力，激发学
生探索自然规律的兴趣。
【教学重难点】
教学重点：
1.电势能概念的建立。
2.电势能的变化与静电力做功的关系。
3.电势概念的建立
教学难点：
1根据静电力做功的特点引入电势能的概念。
2.比值法定义电势，理解电势是电场本身的性质。
知识点一、静电力做功的特点
1．特点：静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。
（1）静电力做功与重力做功相似，只要初、末位置确定了，移动电荷 q做的功就是确定值.
（2）静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运
动还是曲线运动，静电力做功的特点不变.
2．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE·LABcos θ，其中 θ为静电力与位移间的夹角。
特别提醒：
①力与位移方向所形成的的夹角小于 90°时，力做正功；
②力与位移方向所形成的夹角大于 90°时，力做负功；
③力与位移的方向所形成的夹角等于 90°时，力不做功；
【经典例题 1】如图所示，在匀强电场中有 A、B两点，将一电荷量为 q的正电荷从 A点移到 B点，第一
次沿直线 移动该电荷，电场力做功为 ；第二次沿路径 移动该电荷，电场力做功 ；第三次沿曲
线 移动该电荷，电场力做功为 ，则（ ）
A．B．C．D．
【答案】 C
【解析】
假设 A、B两点相距 l，直线 与电场线的夹角为 ，根据功的定义可知，电场力做的功均为
故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，故 C正确，ABD 错误。
故选 C。
【变式训练 1】如图所示，正电荷 q在匀强电场 E中分别沿直线 、折线 运动。已知 间的距离
为 间的距离为 d。 方向平行于电场线， 方向垂直于电场线。关于静电力做功的值，下列说
法正确的是（　　）
A．电荷沿直线 运动时，静电力做功为
B．电荷沿直线 运动时，静电力做功为
C．电荷沿折线 运动时，静电力做功为 0
D．电荷沿折线 运动时，静电力做功为
【答案】 B
【解析】
电场力做功与路径无关，只跟初末位置的电势差有关，故电荷沿直线 运动和沿折线 运动时电场力
做功均相同，为
B正确。
故选 B。
知识点二、电势能
1．概念：电荷在静电场中具有的势能。用 Ep表示。
2. 单位：焦耳，符号 J。
3．静电力做功与电势能变化的关系
静电力做的功等于电势能的减少量，WAB＝EpA－EpB。
4．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功。
正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小.
5．零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地处的电势能
规定为零。
6. 电势能的理解
①电势能具有相对性，通常所说的电势能都是相对于零势能面来说的，因此对于同一个点所选取
的零势能面不同时，电势能可能也不同。
②具有系统性
正如重力势能并不是物体本身所具有的能量。而是物体与地球所共有的能量。电势能也不是孤立
电荷所具有的能量。而是电荷和场源电荷所共同具有的能量。或者说是电荷与电场所共有的能量。
我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。
③电势能与重力势能也有不同点。
如果把电荷换成负电荷电场力就会改变方向。移动过程中电场力做负功。于是同样规定 B为零势
能点，A点的电势能变为负的。也就是说 A点的电势能可能比 B低，也可能比 B高。并不确定。
【经典例题 2】如图所示，电荷量均为 的两点电荷分别置于 ， ，电荷量均为
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