物理人教版（2019）必修第三册10.1电势能和电势（共19张ppt）

(共19张PPT)
电势能和电势
+
地球
B
M
A
F

q
W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM|
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？
+
甲
乙
丙
沿甲路径电场力做功:
沿乙路径电场力做功:
沿丙路径电场力做功:
W乙= qE·|AM|
W丙= qE·|AM|
沿任意路径电场力做功:
W任意=qE·|AM|
一、静电力做功的特点
在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关,与电荷的起始位置和终止位置有关。
上述结论对非匀强电场也是成立的
二、电势能
电场力做功与电势能有什么关系？
1、电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。
重力场 静电场
静电力做功与路径无关
重力做功与路径无关
电场中可引入电势能
重力场中可引入重力势能
WAB＝EpA－EpB
WAB＝EpA－EpB
E
F
+
q
A
B
在匀强电场中，点电荷—+q仅在电场力作用下由静止从A位置运动到B位置，证明：电荷在A运动到B过程中静电力做的功等于电势能的减少量。
根据能量守恒增加的动能等于减少的电势能： EkB－EkA＝EpA－EpB
根据动能定理 WAB＝EkB－EkA＝ΔEk 所以 ：
WAB＝EpA－EpB＝－Δ Ep
即静电力做正功电势能减小，静电力做负功电势能增加
2、静电力力做功与电势能关系
例：在 如图所示的匀强电场中，电场强度E=2.0×104N/C,一个正电荷q=1.6×10-5沿着直线从A移动到B，
(1)此过程中电势能变化多少？
E
A
B
(2)能否求出电荷在A点的电势能？
(3)若规定B点的电势能为0，则A点的电势能为多少？
(4)若电荷量-q=3.2×10-5，在（3）的条件下，重新计算A点电势能。
3、电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。
WAB = EPA - EP0
EPA = WAB
（1）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。
（2）电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定，具有相对性。
（3）电势能是标量,但有正负，正负表示大小
（4）电势能具有系统性
重力场 静电场
对场中的物体有引力的作用 对场中的电荷有电场力的作用
用比值“F/m”表示场的强弱 用比值“F/q”表示场的强弱
重力做功与路径无关 静电力做功与路径无关
重物在重力场中有重力势能 电荷在电场中有电势能
重力做的正功等于减少的重力势能，克服重力做的功等于增加的重力势能，用公式表示为WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 静电力做的正功等于减少的电势能，克服静电力做的功等于增加的电势能，用公式表示是WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp
重力势能具有相对性 电势能具有相对性
质点在某点的重力势能等于把它从该点移动到零势能处的过程中重力做的功 电荷在某点的电势能等于把它从该点移动到零势能处的过程中静电力做的功
重力势能属于物体 与重力场组成的系统 电势能属于电荷
与静电场组成的系统
重力场
电场
h
“0”势能面
“0”势能面
h
E
若电量大小为q，问电势能为多少？
A
B
d1
d2
“0”势能面
位置 电量 电势能
A q
A 2q
B -q
B -2q
在图示的匀强电场中，A、B两点距零势能面的距离分别为d1和d2，计算放置不同电荷量时的电势能，通过分析数据，寻找能描述能的性质的物理量；
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：
电势能
类比
重力势能
电势
“高度”
3、单位：伏特，符号为V
三、电势
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
2.电势是描述电场能量性质的物理量，与该点是否放入试探电荷，试探电荷的电性及电荷量无关。
1.相对性：电势是相对的，与零电势的选取有关，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，但有正负，正负代表大小。
三、电势
理解：
4.公式中Ep、q均需代入正负号
结论：沿电场线 (场强)方向电势越来越低
电势的高低比较
电荷由A点运动B点
正电荷 负电荷
电场力做功
电势能变化
电势 变化
减少
减少
三、电势
正功
减少
负功
增加
电势 电场强度E
定义式
物理意义
决定因素
矢/标量
说明
电势与电场强度的比较
反映电场能的性质
反映电场力的性质
由电场本身性质决定，与检验电荷无关，某点电势的大小与参考点的选取有关
由电场本身性质决定，
与检验电荷无关
标量
矢量
（1）沿着电场强度的方向，电势降低得最快
（2）二者大小之间无直接关系，φ为零的点，E不一定为零；φ高的地方，E不一定大；E为零的点，φ不一定为零；E大的点，φ不一定高。
点电荷电势能
电势能零位置选取在无限远处
16
＋
Q
O
q
r
r1 r2 r3
1 2 3 ……
电势能零位置选取在无限远处
式中Q、q为电荷带电量.若Q为正电，取正值；Q为负电，取负值.q为正电，取正值；q为负电，取负值.
17
＋
Q
O
q
r
点电荷电势
18
＋
Q
r
A
φA > 0
-Q
r
A
φA < 0
电势降低
电势降低
沿着电场线方向电势降低
φ
r
正点电荷
φ
r
负点电荷
回答下列题目后小结：如何根据试探电荷的电势能来判断电场中两点电势的高低？（1）q在A点的电势能比在B点的大，A、B两点哪点电势高？（2）－q在C点的电势能比在D点的大，C、D两点哪点电势高？（3）q在E点的电势能为负值，－q在F点的电势能是负值，E、F两点哪点电势高？