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.doc
PAGE
PAGE4
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