资源简介

专题二 电场中的功、能与图像 学案
人教版高中物理必修第三册
一、学习目标
1. 能从静电力做功判断电势能变化，区分变化量与零点有关的数值。
2. 能联系电势差、静电力做功与电势能，正确处理电荷和下标的符号。
3. 能根据沿场投影距离，应用匀强电场关系并辨明适用条件。
4. 能结合等差等势线和电势—位置图像，判断场强与电势变化。
二、情境引入
一个正试探电荷在匀强电场中由静止释放，只受静电力作用。
思考：它将怎样运动？动能怎样变化？
增加的动能来自哪一种形式的能量？
三、任务一：同一端点，不同路径
正电荷从A移到B：先沿直线AB，再沿折线AMB。
问题：两次做功是否相同？
为什么沿MB移动时静电力不做功？
典例一：功与电势能的参考零点
将带电荷量为的负电荷从A移到B，克服静电力做功；再从B移到C，静电力做功。
（1）全过程电势能改变了多少？
（2）取A点电势能为零，B、C处的电势能分别是多少？
（3）取B点电势能为零，A、C处的电势能分别是多少？
四、任务二：零点改变，差值怎样变化
A、B、C为同一电场线上的三点。取B点电势为零时，，。
思考：先求与；再改取A点为零，B、C两点电势怎样变化？
典例二：用两段做功联通三点
在匀强电场中，把的点电荷从A移到B，静电力做功；再从B移到C，静电力做功。
（1）A、B、C三点的电势高低关系如何？
（2）求A、B间，B、C间及A、C间的电势差。
（3）把的电荷从A移到C，静电力做多少功？
（4）定性表示A、B、C在该匀强电场中可能的位置。
五、任务三：沿场方向的投影
A到B的位移大小为l，与电场方向夹角为θ。
思考：做功时，真正起作用的是l还是它沿电场方向的投影？
六、任务四：几何中点与电势中点
O为AB中点，比较AO与OB沿电场方向的投影距离。
思考：两段电势差是否相等？怎样由两端电势求中点电势？
七、任务五：由空间关系到图像
沿匀强电场方向建立x轴，O点为原点，取O点电势为零。
思考：坐标为x的P点，电势是多少？图线应怎样变化？
比较同一匀强电场中两点的电势差和沿场距离。
思考：电势—位置图线的斜率，怎样反映电场强度？
八、随堂检测
1.（多选）下列说法中正确的是（ ）
A. 增大两个同种点电荷间的距离，电势能一定增加
B. 减小两个同种点电荷间的距离，电势能一定增加
C. 增大两个异种点电荷间的距离，电势能一定增加
D. 减小两个异种点电荷间的距离，电势能一定增加
2.（多选）下列说法正确的是（ ）
A. 电场中两点间电势差的大小与零电势点有关
B.
C. 电势有正负，所以电势是矢量
D. 若，则
3.（单选）某介电电泳实验使用非匀强电场，等势线如图。a、b、c、d分别位于、、、的等势线上。下列说法正确的是（ ）
A. 四点中a点场强最小
B. 四点中d点场强最大
C. 一个电子从b到c，静电力做功
D. 一个电子从a到d，电势能增加
4.（单选）如图为某电场的电场线和等势面，、，且。则（ ）
A.
B.
C.
D. 上述情况都有可能
九、课堂小结与自评
按功与能、两点电势差、匀强场条件和图像判断四个方面整理本专题。自评：能否解释负电荷的符号？能否区分零点与差值？能否确定沿场距离？能否说明斜率的物理意义？
附：答案与解析
二、情境引入
答案：正电荷沿电场方向加速，动能增加；
增加的动能来自电势能的减少。
三、任务一：同一端点，不同路径
答案：
，两次做功相同。
典例一：功与电势能的参考零点
所以电势能增加。
取A点为零：
。
取B点为零：
。
四、任务二：零点改变，差值怎样变化
答案：，。
改取A点为零，，。
典例二：用两段做功联通三点
因此。
取B点电势为零，可比较为、。
五、任务三：沿场方向的投影
答案：；。
所以。
六、任务四：几何中点与电势中点
答案：，。
条件是匀强电场，不能直接推广到非匀强电场。
七、任务五：由空间关系到图像
答案：，所以。
电势随x均匀降低，图线为向右下方倾斜的直线。
答案：x轴沿电场方向时，斜率为负，斜率绝对值等于场强。
判断前先确认坐标方向、坐标单位和匀强电场条件。
八、随堂检测
1. BC。同种电荷相互排斥，减小距离时静电力做负功；异种电荷相互吸引，增大距离时静电力做负功。这两种情况下电势能增加，故BC正确。
2. BD。固定电场中两点的电势差与零电势点无关；交换下标得到相反数。电势是标量。若B点为零电势点，A点电势等于A、B间电势差，BD正确。
3. C。由原图等差等势线疏密可排除A、B。电子从b到c：；从a到d电势能减少4 eV，故C正确。
4. C。沿a到c电场线逐渐稀疏，ab段电势下降多于bc段。，故，C正确。不能把非匀强场的几何中点当作电势中点。
九、课堂小结与自评
1.电势差
与零电势点无关；标量。
，
2.等势面
电势相同的各点构成的面。
沿面移动静电力不做功；与电场线垂直。
电场线由高电势指向低电势的等势面。
不同电势的等势面不相交。
3.电势差与电场强度的关系
（1）匀强电场
，。
d为沿场方向距离；单位V/m或N/C。
意义：沿场方向每单位距离降低的电势。
（2）非匀强场
等差等势面越密，场强越大。
不以有限段替代某一点场强。

展开更多......

收起↑