第1节 静电力做功与电势能

第4节 电势能和电势1．静电力做功与电势能变化的关系 静电力做正功，电荷的电势能一定减少，静电力做负功时，电荷的电势能一定增加，静电力做的功是电荷电势能变化的量度，若电荷在电场中从A 点移动到B 点，则W AB ＝E PA －E PB .2．电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时电场力做的功，若规定电荷在B 点的电势能为零，E PB ＝0则E PA ＝W AB .3．电势反映了电场的能的性质．电势与电势能的关系是：φ＝E P q.电势的大小仅由电场本身决定，与电荷q 的大小、电性无关．电势是标量，但有正负之分，电势降落最快的方向就是电场线的方向．4．电场中电势相等的各点构成的面叫等势面，等势面的性质有：(1)在等势面上移动电荷，电场力不做功，说明电场力方向与电荷移动方向垂直，即等势面必定与电场线垂直．(2)沿着电场线的方向，电势降低，显然，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．5．下列说法正确的是( )A ．电荷从电场中的A 点运动到了B 点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B ．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零C ．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立答案BC解析电场力做的功和电荷的运动路径无关，所以选项A错误；电场力做功只和电荷的初末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，C正确；电荷在电场中运动，虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能间的转化满足能量守恒定律，D错．6．外力克服电场力对电荷做功时( )A．电荷的动能一定增大B．电荷的动能一定减小C．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D．电荷一定从电势能小处移到电势能大处答案 D7．如图1所示，Q是带正电的点电荷，P1、P2为其电场中的两点．若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则( )图1A．E1>E2，φ1>φ2B．E1>E2，φ1<φ2C．E1<E2，φ1>φ2D．E1<E2，φ1<φ2答案 A8．图2中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定( )图2A．M点的电势大于N点的电势B．M点的电势小于N点的电势C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力答案AD解析本题考查考生对电场线的掌握情况．由于沿电场线方向电势逐渐降低，故φM>φ，A项正确，B项错误；由电场线疏密程度表示场强大小知，E M<E N，电场力F＝qE，所N以粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，C项错误，D项正确．【概念规律练】知识点一电场力做功的特点图31．如图3所示，在电场强度为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点．若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________．答案qELcos θqELcos θqELcos θ电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关解析路径AB、ACB、曲线ADB在电场线方向上的投影都是BC＝Lcos θ.因此沿这三条路径电荷由A运动到B，电场力做的功都是qELcos θ.因此电场力做功的特点是：与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．点评电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．知识点二电场力做功与电势能变化的关系2．如图4所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．由图可知( )图4A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少答案AC解析因为运动的粒子带正电，从其轨迹弯曲情况可判定受到的是库仑斥力，所以场源电荷必定为正电荷，即电势高低关系为φa>φb>φc.因此φK＝φN<φM<φL.所以由K到L过程中电场力做负功．电势能增加，A、C正确．由L到M过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，B、D错误．点评(1)电场力做功与路径无关，所以当电场中两点的位置确定后，在两点间移动电荷时电场力做功是确定的值，也就是说电荷的电势能变化量是确定的．(2)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，其他力做功不会引起电势能的变化．(3)电场力对电荷做正功，电势能一定减少；电场力对电荷做负功，电势能一定增加．电场力做了多少正功，电势能就减少多少；电场力做了多少负功，电势能就增加多少．3．如图5所示，两个等量的正电荷分别置于P、Q两位置，在P、Q连线的垂直平分线上有M、N两点，另有一试探电荷q，则( )图5A ．若q 是正电荷，q 在N 点的电势能比在M 点的电势能大B ．若q 是负电荷，q 在M 点的电势能比在N 点的电势能大C ．无论q 是正电荷，还是负电荷，q 在M 、N 两点的电势能一样大D ．无论q 是正电荷还是负电荷，q 在M 点的电势能都比在N 点的电势能小答案 AB解析 由两个等量的正点电荷周围的电场线的分布情况可知，两点电荷连线的中垂线上的电场方向是：由连线的中点沿中垂线指向无穷远处．正电荷从N 点移到M 点，电场力做正功，电势能减小；负电荷从N 点移到M 点，电场力做负功，电势能增大．选项A 、B 正确．知识点三 电势4．关于电势，下列说法正确的是( )A ．电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功B ．电场中某点的电势与零电势点的选取有关C ．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低D ．电势是描述电场能的性质的物理量答案 ABD解析 由电势的定义可知A 正确．由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B 正确．虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，因此C 错误．电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D 正确．点评 (1)电势是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关，电势的大小为φ＝E p q. (2)电势是相对的，电势零点的选取是任意的，但以方便为原则．如果没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零．(3)电势是标量，只有大小，没有方向，在规定了零电势点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值，正值表示该点电势比零电势点电势高，负值表示该点电势比零电势点电势低，所以，同一电场中，正电势一定高于负电势．5．如果把q ＝1.0×10－8 C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点，需要克服静电力做功W ＝1.2×10－4 J ，那么，(1)q 在A 点的电势能和A 点的电势各是什么？(2)q 未移入电场前A 点的电势是多少？答案 (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V解析 (1)静电力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，即φ∞＝0，E p ∞＝0.由W ∞A ＝E p ∞－E pA 得E pA ＝E p ∞－W ∞A ＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J再由φA ＝E PA q得φA ＝1.2×104 V (2)A 点的电势是由电场本身决定的，跟A 点是否有电荷存在无关，所以q 移入电场前，A 点的电势仍为1.2×104 V.知识点四 等势面6．如图6所示，实线表示一簇关于x 轴对称的等势面，在轴上有A 、B 两点，则( )图6A ．A 点场强小于B 点场强B ．A 点场强方向指向x 轴负方向C ．A 点场强大于B 点场强D ．A 点电势高于B 点电势答案 AD 解析 由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线分布，如右图所示，则可知A、B两点处的场强方向应与x轴同向，由电场线的疏密可知，A点处的场强E A小于B点处的场强E B，故正确选项为A、D.7．如图7所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷．现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，以下判断正确的是( )图7A．两粒子带同种电荷B．两粒子带异种电荷C．到达M、N时两粒子速率仍相等D．到达M、N时两粒子速率不相等答案BD解析由两个粒子轨迹的弯曲情况可看出，到达M的粒子受的是库仑斥力，到达N的粒子受的是库仑引力，所以两个粒子电性一定不同，A错误，B正确；因为P和M、N不在同一个等势面上，所以由P到M和由P到N时电场力都要做功，但因P到M的过程中是在斥力作用下靠近，电场力做负功，所以动能减少，故v M<v P；由P到N的过程中是在引力作用下靠近，电场力做正功，所以动能增加，故v N>v P，因此到达M、N两点时速率v M<v N，C错误，D正确．【方法技巧练】电场中电势高低的判断方法8．在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5 C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4 J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3 J，则M、N、P三点电势高低关系是怎样的？答案φN>φM>φPN静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N 点在M点左侧．由N→N静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N点在M点左侧．由N→P静电力做负功，即沿着电场线方向移动，又因1.0×10－3 J>6.0×10－4 J，所以肯定移过了M点，所以P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是φN>φM>φP.方法总结电场中两点电势高低的比较方法：(1)根据电场力做功判断①在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势是降低的，如果电场力做负功，则电势升高．②在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高，如果电场力做负功，则电势降低．(2)根据电场线确定电场线的方向就是电势降低最快的方向．(3)根据电荷电势能的变化判断①如果在两点间移动正电荷时：电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低．②如果在两点间移动负电荷时：电势能增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高．1．下列关于电势高低的判断，正确的是( )A．负电荷从A点移到B点时，电场力做负功，A点的电势一定较高B．负电荷从A点移到B点时，电势能增加，A点的电势一定较低C．正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点的电势一定较低D．正电荷只在电场力作用下，从A点移到B点，A点的电势一定较高答案AC2．若带正电荷的运动小球只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内( )A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动答案 D解析由于不知小球的初速度情况，故不能确定小球运动方向．图83．如图8所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是( )A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加答案 C解析粒子带负电，所受电场力沿电场反方向，在接近M点的过程中电场力做负功，离开M点的过程中电场力做正功，所以在M点粒子的速率应该最小，A、B错误，粒子在匀强电场中运动，所受电场力不变，加速度不变，C正确，因为动能先减小后增加，所以电势能先增加后减小，D错误．4．某电场的部分电场线如图9所示，A、B是一带电粒子仅在电场力作用下运动轨迹(图中虚线)上的两点，下列说法中正确的是( )图9A．粒子一定是从B点向A点运动B．粒子在A点的加速度小于它在B点的加速度C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D．电场中A点的电势高于B点的电势答案 C5．如图10所示，虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个等势面，设两相邻等势面的间距相等，一电子射入电场后的运动轨迹如图中实线所示，其中1、2、3、4是运动轨迹与等势面的一些交点．由此可以判定( )图10A．电子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等B．O处的点电荷一定带正电C．a、b、c三个等势面的电势关系是φa >φb>φcD．电子运动时的电势能先增大后减小答案AD解析电子在运动过程中只有电场力做功，只有电势能和动能的转化，因而电势能与动能的总和不变，A正确．从运动轨迹的弯曲情况可知电子受排斥力作用，所以可判断O点处的电荷为负电荷，根据负点电荷的电场分布可知D正确，C错误．6．下列4个图中，a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是( )答案 D解析匀强电场的等势面是一系列的平行平面，A中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相等；B中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强矢量大小相等、方向不同；C中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强矢量的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强矢量的方向不同；在D中，a、b两点的电势相等，场强矢量的方向是沿连线的，而且方向相同，故本题选D.7．如图11所示，实直线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的三条等势线，由图可以得出的正确结论是( )图11A．M点的电势一定高于N点的电势B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有电势能与零电势的选取无关答案ABC8．如图12所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和－Q，x轴上的P点位于－Q的右侧．下列判断正确的是( )图12A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同C．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能增大D．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能减小答案AC解析在＋Q、－Q连线上及延长线上三个区间内场强方向如图所示，由对称关系可知，在Q左侧与P(－Q)间等距的P′点应与P点场强相同，故选项A正确．在（-Q）、+Q之间各处场强均大于（-Q）、P之间各处场强，故试探电荷+Q从P移至O点过程中，P→(－Q)做正功W1，由(－Q)→O电场力做负功W2，由上面分析知，|W2|>W1，故电势能增大．C正确．9．在光滑的绝缘平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图13所示．若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动．粒子从b点运动到d点的过程中( )图13A．先做匀加速运动，后做匀减速运动B．先从高电势到低电势，后从低电势到高电势C．电势能与机械能之和先增大，后减小D．电势能先减小，后增大答案 D解析这是等量同种电荷形成的电场，根据这种电场的电场线分布情况，可知在直线bd上正中央一点的电势最高，所以B错误．等量同种电荷形成的电场是非匀强的，所以A 错误．负电荷由b到d运动的过程中先加速后减速，动能先增大后减小，则电势能先减小后增大，而由能量守恒定律可知电势能与机械能之和保持不变，所以C错误，D正确．10．有一带负电的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4 J．从B点移到C点，电场力做功9×10－4 J，问：(1)若以A为零势能点，B、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？(2)若以B为零势能点，A、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？答案见解析解析电场力做功和电势能变化的关系，既适用于正电荷，又适用于负电荷．(1)电荷从A点移到B点，克服电场力做功6×10－4 J，电势能增加6×10－4 J．故B点电势能为6×10－4 J.从B点移到C点，电场力做功9×10－4 J，电势能减少9×10－4 J，故C点电势能为－3×10－4 J.由于A为零势能点，故A、C间的电势能之差为3×10－4 J.(2)由(1)知，以B点为零势能点，电荷从A点移到B点，电势能增加6×10－4 J后电势能成为零，故A点电势能为－6×10－4 J.从B点移到C点，电势能减少9×10－4 J，故C点电势能为－9×10－4 J．A、C间的电势能之差为3×10－4 J.11．图14为电场的电场线，现将一电荷量q＝－3.0×10－9C的负电荷从A点移到B 点、从B点移到C点，从C点移到D点电场力做功分别为：W AB＝3.0×10－8 J、W BC＝1.5×10－8 J、W CD＝9.0×10－9 J．若取C点电势为零，试求A、B、D三点电势．图14答案 －15 V －5 V 3 V解析 根据电势的概念求解：电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势能点时，电场力所做的功．由于本题中移动的是负电荷，故不难理解：A 、B 、D 三点的电势应等于单位负电荷由该点移到零势能点(C 点)时，电场力所做的功的负值，即φA ＝－W AC |q|＝－W AB ＋W BC |q|＝－3.0×10－8＋1.5×10－83.0×10－9V ＝－15 V φB ＝－W BC |q|＝－1.5×10－83.0×10－9V ＝－5 V φD ＝－W DC |q|＝W CD |q|＝9.0×10－93.0×10－9V ＝3 V.。

人教版必修三第十章静电场中的能量第一节电势能和电势（新授课）一、课程标准要求及解读1．课程标准要求知道静电场中的电荷具有电势能。

了解电势能、电势的含义。

2．课程标准解读本条目要求学生通过与重力势能引入的对比，了解电荷在电场中的电势能，知道静电力做功与电势能变化的关系。

体验类比法在科学研究中的作用。

让学生通过用电场力做功与电势能的变化关系来计算电荷在电场中的电势能，了解电势能的系统性和相对性。

通过对检验电荷在具体电场中电势能的分析，知道比值定义法表示电场另一方面的性质——能的性质——电势，体会类比法也是科学研究中的一种重要方法。

通过具体电场中电势的分析，了解电势的客观性、标量性和相对性。

二、教学目标1．通过计算在匀强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功与路径无关的特点。

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．通过建立电势概念的过程，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的高低。

三、重难点1.重点：本节的重点是明确静电力做功和电势能变化之间的关系, 培养学生的科学探究能力。

2.难点：本节的难点是电势能概念的建立, 通过类比和迁移、猜想论证, 归纳总结出静电力做功与电势能变化之间的关系。

四、教学方法启发、引导、讲授五、教学流程图六、教学过程【引入】在物理学的发展历程中，许多伟大的科学家都是善于运用类比推理法，提出科学假说，进而获得巨大成功的。

什么是类比法?类比法就是根据两个( 或两类) 对象之间在某些方面具有相同或相似，从而推出它们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法。

牛顿正是通过类比，猜想可能是地球对苹果的引力造成它不能离开地球。

最终，把天上和地上的力统一，建立了万有引力定律。

今天运用类比法研究特殊的物质: 重力场和静电场。

一个试探电荷在匀强电场中某点由静止释放，将如何运动？动能如何变化？（不计重力）是什么能转化为动能？它具有什么特点？和重力势能有什么相同之处？【板书】本节课就是要研究电场能的性质———电势能和电势( 板书标题)( 1) 场的基本特性对场中的物体( 电荷) 都有力的作用，且万有引力定律与库仑定律的内容非常相似: 万有引力( 库仑力) 的大小都与质点( 点电荷) 间的质量( 电量) 乘积成正比，与两者距离的二次方成反比．这种相似性使我们意识到两个场可能具有类比性．( 2) 场的强弱和方向思考: 可以直接用物体( 电荷) 所受的力来表示场的强弱和方向吗?解答: 不行．因为在场中的同一点，不同的物体( 电荷) 所受的力也不同．重力场( 如图3) : 如果把一个很小的物体m 用做试探物体，它在重力场中的某个位置受到的引力为F，另一个同样的物体m 在同一位置受到的引力一定也是F; 假如两个这样的物体都在这里，它们总的质量是2m，它们受到的力是2F．依此类推: 三个这样的物体放在这里，质量为3m，受到的引力为3F…比值Fgm表示场的强弱，方向指向地心静电场( 如图4) : 如果把一个很小的电荷q 用做试探电荷，它在静电场中的某个位置受到的静电力为F，另一个同样的电荷q 在同一位置受到的静电力一定也是F; 假如两个这样的电荷都在这里，它们总的电荷量是2q，它们受到的力是2F．依此类推: 三个这样的电荷放在这里，电荷量为3q，受到的静电力为3F…比值FEq表示场的强弱，方向指向负电荷．( 4) 场力做功特点思考: 如果物体( 电荷) 在匀强重力场( 匀强电场) 中运动，场力做功有何特点?重力做功特点重力做功的特点：与路径无关,由初末位置的高度差来决定。

高中物理_《电场力做功与电势能》教学设计学情分析教材分析课后反思第一章电势能与电势差第1节、电场力做功与电势能【教材分析】本节内容为选修3－1中第2章静电场中第1节的教学内容，它是在学生学完电场力的性质之后认识电场能的性质引入的，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。

它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。

教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。

进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。

电场力做功的过程就是电势能的变化过程，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。

对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。

【教学目标】1．知识与技能（1）理解静电力做功的特点、电势能的概念。

（2）明确电势能与电场力做功的关系。

2．过程与方法（1）理解电势能与电场力做功的关系，从而更好的了解电势能概念。

（2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。

（3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。

培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。

3．情感、态度与价值观：尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。

利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。

【教学重点和难点】1．重点：掌握电势能与电场力做功的关系，并能用此解决相关问题。

2．难点：理解掌握电势能的概念及意义。

【学情分析】1、对学生原有认知结构的分析：学生在必修课中已比较熟练地掌握了受力分析、功的计算、重力做功的特点，重力势能等知识。

在第1章的前几节刚学过电场力、电场强度等知识，已具备学习本节内容的能力。

2、学生可能存在的问题：电势能较为抽象，学生不容易理解；学生对利用力学知识处理电学问题不适应；学生不容易把重力做功的特点的知识迁移到电场力做功中。

第1节电势能和电势学习目标1.通过计算在匀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。

4.通过建立电势概念的过程,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的高低。

自主预习1.电场最基本的性质是什么?电场强度的定义式?点电荷电场强度的决定式?2.功的计算公式?静电力做功的特点?(与什么因素有关?与什么因素无关?)3.重力做功引起重力势能的变化,写出重力做功与重力势能变化之间的关系。

4.什么是电势能?静电力做功与电势能变化的关系?表达式?5.什么是电势?定义式?单位?电势是标量还是矢量?课堂探究[情境导入]一个正电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?(三)静电力做功的特点[情境设问]试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿不同路径从A运动到B: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沿任意曲线从A到B。

分析三种情况下静电力做功的情况。

[思考与讨论]通过对这三种情况的分析,你能够得到什么结论?(四)电势能[提出问题]电场力做功的特点与以前研究过的什么力做功的特点相似?[情境设问]如图所示,试探电荷在电场中移动时,静电力做什么功?动能如何变化?电势能如何变化?(a)(b)[提出问题]大家要注意,电荷有两种:正电荷和负电荷。

如果在以上情境中移动的是负电荷,结果又如何呢?[思考与讨论]根据以上的分析,归纳一下静电力做功与电势能变化之间的关系。

[思考与讨论]我们是如何确定物体在某一位置时的重力势能的?类比思考,如何确定电荷在电场中某一点的电势能?[思考与讨论]1.重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的,那么电势能是否是电荷和电场这个系统所共有的?2.如果被移动电荷的电荷量、极性不同,电势能相同吗?3.如果电场发生变化,被移动电荷的电势能会有变化吗?(五)电势[情境设问]如何计算电荷q在电场中A点的电势能?[提出问题]电势是标量,电势有正负吗?[情境设问]1.图(a)中正的试探电荷沿着电场线移动,电势能如何变化?电势如何变化?2.图(b)中负的试探电荷沿着电场线移动,电势能如何变化?电势如何变化?(a)(b)[例题展示]【例题1】一电荷量q=+3×10-6C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功6×10-4J。

第2章电势能与电势差第1节静电力做功与电势能课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)光滑绝缘水平面上有两个带等量异种电荷的小球A、B,小球A通过绝缘轻弹簧与竖直墙相连,如图所示。

让小球B在外力F作用下缓慢向右移动,移动中两小球的电荷量不变,则下列对两小球和弹簧组成的系统的分析正确的是()A.外力F对系统做正功,弹性势能增大B.外力F对系统做正功,弹性势能减小C.静电力做正功,电势能减小,电势能增大解析在小球B向右移动的过程中,外力对系统做正功,两球间距离增大,它们之间的静电力减小,因此弹簧的伸长量减小,弹性势能减小,故A错误,B正确;由于两球间距离增大,静电力做负功, ,故C错误,D正确。

答案BD如图所示,一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。

M和N是轨迹上的两点,其中M点在轨迹的最右点。

不计重力,下列表述正确的是()A.粒子在M点的速率最大B.粒子所受电场力沿电场方向C.粒子在电场中的加速度不变解析粒子带负电,所受电场力沿电场反方向,在接近M点的过程中电场力做负功,离开M点的过程中电场力做正功,所以在M点粒子的速率应该最小,A、B错误;粒子在匀强电场中运动,所受电场力不变,加速度不变,C正确;因为动能先减小后增加,所以电势能先增加后减小,D错误。

答案C(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个正方形路径abcd,如图所示。

现将一电子沿abcd移动一周,则下列判断中正确的是()A.由a→b电场力做正功,电子的电势能减小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电子的电势能一直增加→a电子的电势能先减小后增加,电势能变化量为零解析由a→b电场力做负功,A项错误;由b→c电场力先做负功,后做正功,但总功为零,B项正确;由c→d,电场力一直做正功,电势能一直减少,C项错误;由d→a,电场力先做正功,后做负功,总功为零,则电势能的变化为零,D项正确。

（新教材）统编人教版高中物理必修三第十章第1节《电势能和电势》优质说课稿今天我说课的内容是新人教版高中物理必修三第十章第1节《电势能和电势》。

第十章讲述静电场中的能量。

人类研究电现象的历史与力学研究同样丰富多彩，但电的世界比机械运动的世界更加错综复杂。

本章是以能量的角度分析静电场问题。

《电势能和电势》一节主要讲解电势能、电势、静电力的功的知识。

本课教学承担着实现本单元教学目标的任务，为了更好地教学，下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科核心素养、教学重难点、学情分析、教学方法、教学准备、教学过程等方面进行说课。

一、说课程标准普通高中物理课程标准（2017版2020年修订）【内容要求】：“3.1.5 知道静电场中的电荷具有电势能。

了解电势能、电势的含义。

”二、说教材分析本课教材主要内容有三个方面：静电力做功的特点、电势能、电势。

教材一开始以问题引入，让学生从能量的角度思考问题；紧接着教材分析推导了静电力做功的特点、电势能的含义；最后教材详细讲解了电势的含义、表达式、单位、特点。

教材安排有两个思考与讨论，以提高学生理解、探究分析解决问题的能力。

三、说教学目标1.理解静电力做功与路径无关、电势能的概念。

2.理解电势的概念，知道电势是描述电场能的性质的物理量。

3.明确电势能、电势、静电力的功与电势能的关系。

四、说核心素养：【物理观念】通过学习电势能和电势知识，树立能量观念和运动与相互作用观念；能从电学视角解释自然现象和解决实际问题。

【科学思维】在探究过程中运用分析综合、推理论证等方法；体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法。

【科学探究】通过思考与讨论活动，培养学生探究问题的能力。

【科学态度与责任】从对生活中有静电现象的观察，渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，激发学生探索自然规律的兴趣。

五、说教学重难点（一）教学重点：理解掌握电势能、电势的概念及意义。

（二）教学难点：掌握电势能与做功的关系。

静电力做功与电势能的关系以静电力做功与电势能的关系为题，我们将探讨静电力做功和电势能之间的联系。

我们需要了解静电力和电势能的概念。

静电力是由于电荷之间的吸引或排斥而产生的力，它可以是吸引力也可以是斥力。

电势能是电荷在电场中由于位置而具有的能量，它与电荷的位置和电场强度有关。

静电力做功是指静电力在物体移动过程中所做的功。

当一个电荷在电场中移动时，静电力会对它做功。

根据静电力做功的定义，我们可以得到静电力做功与电势能的关系。

假设一个电荷在电场中从点A移动到点B，电势能的变化可以表示为ΔU = U_B - U_A，其中U_B表示点B处的电势能，U_A表示点A 处的电势能。

根据静电力做功的定义，静电力做功可以表示为W = -ΔU。

根据上述关系，我们可以得到静电力做功与电势能的关系：静电力做功等于电势能的负变化。

从这个关系中，我们可以得出几个重要结论。

首先，当电荷在电场中移动时，如果电势能增加，则静电力对电荷做正功；如果电势能减少，则静电力对电荷做负功。

其次，当电荷沿着电场线方向移动时，电势能减少，静电力对电荷做负功；当电荷逆着电场线方向移动时，电势能增加，静电力对电荷做正功。

静电力做功与电势能的关系在实际应用中有着重要的意义。

例如，在电容器中，当电荷由高电势点移动到低电势点时，静电力对电荷做负功，将电势能转化为其他形式的能量，如电流、热能等。

这是电容器放电时产生的效应。

又如，在静电场中，当带电粒子由高电势区域移动到低电势区域时，静电力对带电粒子做负功，将电势能转化为动能，使带电粒子加速运动。

总结起来，静电力做功与电势能之间存在着密切的关系。

静电力做功等于电势能的负变化。

这一关系在理解和解释静电力和电势能的相互关系时起着重要的作用。

在实际应用中，静电力做功将电势能转化为其他形式的能量，从而产生一系列重要的效应。