物理人教版（2019）必修第三册10.1 电势能和电势（共23张ppt）

(共23张PPT)
10.1 电势能和电势
知识回顾
1、功的计算式：
2、重力做功有什么特点？
(1) WG与路径无关,由初末位置的高度差来决定.
(2)WG与重力势能的关系:
(3)重力势能是相对的,有零势能面(人为选定)
重力势能是地球和物体相互作用产生，具有系统性
功是能量转化的量度！
匀强电场E
A
B
+
一个正电荷在电场中只受到静电力F作用，从A运动到B
1、动能是增加还是减少？
2、该电荷的动能增加，那么就意味着另外一种能量减少了，这是一种什么形式的能量呢？
本节我们将首先分析静电力做功的特点，研究电场的能量性质。
匀强电场E
θ
M
A
B
+
F
+
如果不是沿直线运动呢
路径一：沿着AB移动电荷，电量为q，静电力做功
+
路径二：沿着AMB移动电荷，静电力做功
静电力垂直速度，不做功
结论：
以上两种不同路径中静电力对q所做的功一样
一、静电力做功的特点
匀强电场E
θ
M
A
B
+
如何处理曲线问题？
微元法：将曲线AB分成无数小段，设想q都从起点沿着电场线方向、再垂直电场线方向到达终点
结论：在匀强电场中移动电荷时，静电力所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
同样适用于非匀强电场
W1=qE·x1
W2=qE·x2
W3=qE·x3
… … … …
x1+x2+x3 +…=
W=W1+W2+W3+…=qE.|AM|
一、静电力做功的特点
例．如图所示，在电场强度为 60 N/C 的匀强电场中有 A、B、C 三个点，AB 为5cm，BC 为12cm，其中 AB 沿电场线方向，BC 和电场线方向夹角为 60° 。将电荷量为 4×10-8 C 的正电荷从 A 点移动到 B 点，再从 B 点移动到 C 点，静电力做了多少功？若将该电荷直接从 A 点移动到 C 点，静电力做的功又是多少？
A
B
C
E
60°
解：把电荷从 A 点移动到 B 点，再从 B 点移动到 C 点静电力做功 W1＝WAB＋WBC＝Eq |AB|＋Eq cos 60° |BC|＝2.64×10-7 J，把该电荷直接从A点移动到C点，静电力做功W2，静电力做功与电荷移动路径无关，两次做功最终都是从A点到C点，所以W2＝W1＝2.64×10-7 J
静电力做功与电荷运动路径无关,由电荷在电场初末位置来决定.
一、静电力做功的特点
B
M
A
F
q
+
甲
乙
丙
E
θ
同样适用于非匀强电场
类比回忆：与静电力做功有相同特点的力还有哪个？
重力做功与路径无关！
与初末位置有关！
重力做功对应物体重力势能变化
重力做正功→物体重力势能减少
重力做负功→物体重力势能增加
静电力做功与路径无关！
与初末位置有关！
静电力做功对应电荷**势能变化
静电力做正功→电荷**势能减少
静电力做负功→电荷**势能增加
电势能
E
+
vo
2.单位：焦耳
二、电势能
1.定义：因为在电场中移动电荷时静电力做功与移动路径无关，所以电荷在电场中也具有与位置有关的能量，称为电势能，用符号 Ep 表示。
3.静电力做功与电势能变化的关系
静电力对电荷做正功，电荷的电势能减少
静电力对电荷做负功，电荷的电势能增加
电荷在A点具有电势能EpA
电荷在B点具有电势能EpB
静电力做正功，电势能减小
A
B
+
A
B
+
静电力做负功，电势能增加
那某一点的电势能等于多少？
首先！作为“参考”，规定某点的电势能为0。
电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功。
4.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置所做的功。
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。

+
（1）
（2）静电力做正功，电势能减小
（1）
（2）静电力做负功，电势能增加
电势能与电荷电性、电荷的位置、零势能面（点）都有关！
5.标量：无方向，有正负
问题：电荷q在电场中A点具有的电势能EpA=-5J,在B点具有的电势能EpB=1J,判断：EpA EpB
-5J表示比零电势能低或小5J，正负表示大小。
<
有没有一种物理量像电场强度一样描述电场，只跟电场本身有关，跟电荷无关，描述电场能的性质的物理量？
过程 电荷q 电势能EPA EPA/q
A到B 1c
-2c
3c
-5c
1X103J
-2X103J
-5X103J
3X103J
如图场强E=103N/C的电场中，点电荷从A点移到B点，AB长为1m。规定B点为零势能点。
求：q为1C、-2C、3C、-5C时，电荷在A点的电势能分别是多少？
103J/C
103J/C
103J/C
103J/C
与（试探）电荷无关，只反映电场本身该点力的性质
与（试探）电荷无关，只反映电场本身该点能的性质
EPA/q
电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关，故不能用“电势能”来描述电场的能的性质。
1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
2、定义式：
（EP及q含符号）比值定义
3、单位：伏特，符号为V
4、电势是标量，没有方向，但有正负。
5、电势具有相对性
电势是相对于零电势参考点的，一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0。
三、电势
电场中某点电势由电场本身决定，与试探电荷有无、大小均无关
_
A
B
真空中有一负点电荷的周围有两点A、B，如图所示。将q=2×10-8c的电荷从A点移动无穷远，克服电场力做功为WA=8×10-8J，将它从B点移动无穷远克服电场力做功WB=6×10-8J。
(1)求q在A、B点的电势能。
(2)求q在A、B点的电势
（3）将试探电荷取走，A、B的电势会变吗？q=-2×10-8c的电荷在A、B两点的电势能分别是多少？
做一做：
-8X10-8J，-6X10-8J
-4v，-3v
8X10-8J，6X10-8J
电势为负值表示的意义是什么？
电势正负表示的大小或高低，-3V表示比零电势还低3V
6、沿着电场线方向电势逐渐降低
课堂练习
（多选）下列各量中，与检验电荷无关的物理量是( )
A. 静电力
B. 电场强度
C. 电势能
D. 静电力做的功
E. 电势
BE
课堂练习
下列关于电势和电势能的说法，正确的是( )
A. 对于一个确定的点电荷，在电势越高的位置，其电势能一定越大
B. 在电势一定的位置，放入某点电荷的电荷量越大，该点电荷的电势能一定越大
C. 正电荷在电场中某点的电势能一定大于负电荷在该点的电势能
D. 在电场中移动一电荷，若静电力对其做负功，其电势能一定增大
D
课堂练习
直角三角形ACB中∠A=60°，电量为q的正点电荷固定在C点。另一负点电荷沿AB边从A点运动到B点，则下列说法正确的是（ ）
A. 静电力所做总功为负
B. 其电势能先增大后减小
C. 静电力先做负功再做正功
D. 其所受静电力逐渐减小
A
电场强度、电势能、电势
　 电场强度 电势能 电势
意义 描述电场的力的性质 描述电荷在电场中的能量 描述电场的能的性质
定义 　 　 　
矢标性 矢量，方向为正电荷的受力方向 标量，有正负，正负之表示大小 标量，有正负，正负之表示大小
决定因素 由本所身决定 由电势，电荷量，参考点选取有关 由本所身决定，与参考点选取有关
关系 电场强度为0的地方电势不一定为0 电场强度为0，电势不一定为0；电势为0，电势能一定为0 电势为0的地方电场强度不一定为0
联系 电势沿着电场强度方向降低最快
课堂小结
1. 静电力做功的特点：静电力所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
2. 电势能：电荷在电场中具有某种与位置有关的能量，这种称成为电势能，用Ep表示
电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功。
4. 电势：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量之比 ，单位为伏特，
3. 静电力做功与电势能变化的关系：
电势能
1.定义：电荷在电场中与位置有关的能量叫做电势能。（与电荷量、位置有关）
2.表达式：，单位：焦耳
3.标量：有大小，无方向，有正负。正负值表示大小
4.相对性：通常以无穷远或地面为零势能面
5.系统性：电荷与电场共有的能量
6.关系式：
＞0，静电力做正功，电势能减少
②＜0，静电力做负功，电势能增加
电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置所做的功。
将带电量为6×10-6C的正电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J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C点的电势能为零，则该电荷在A点和B点的电势能分别为多少？
（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？