10.1 电势能和电势 课件 (共28张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

(共28张PPT)
第十章 静电场中的能量
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。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达电场的物理量。会判断电场中两点电势的高低。
新课引入
一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动
E
在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加.
+
F
什么能转换为动能的呢
功是能量转化的量度。
新课教学
新课教学
一、静电力做功的特点
如图，在电场强度为的匀强电场中任取两点，把试探电荷沿两条不同路径从点移动到点，计算这两种情况下静电力对电荷所做的功。
M
E
A
B
θ
+
q
F
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A
B
θ
+
1.将电荷q从A沿直线移至B:
新课教学
2.将电荷q从A沿折线移至B:
对AM:
对MB:
对全程:
M
E
A
B
θ
+
+
q
F
A
B
θ
+
+
q
F
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3.将电荷q从A沿曲线移至B:
+
q
F
+
q
F
… … … …
M
X1
x2
+
q
F
X3
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4.将电荷q从A沿其它曲线移至B：
A
B
θ
+
+
q
F
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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。
通过以上分析静电力做功有什么特点？
这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明对非匀强电场也是适用的。
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二、电势能
1.定义：电荷在电场中也具有势能 ，这种势能叫做电势能，用表示。
电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。
2.电场力做功与电势能变化的关系
新课教学
A
B
h
B
A
=
=
=
=
=
=
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二、电势能
1.定义：电荷在电场中也具有势能 ，这种势能叫做电势能，用表示。
电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。
2.电场力做功与电势能变化的关系
电场力做的功等于电势能的减少量。
电场力做正功，电势能减小
电场力做负功，电势能增加
3.相对性：
电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能，应先确定零势能点。
（大地表面或无限远）
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4.标量性：
电势能是标量，有正负但没有方向．它的正负代表大小。
5.系统性：
电势能是由电场和电荷共同决定的,是属于电荷和电场所共有的,习惯上说成电荷的电势能。
6.电荷在电场中某点的电势能，等于把该电荷从该点移动到零势能点时电场力所做的功。
典例精析
例1.(多选)如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知
.下列叙述正确的是（）
A.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对
该电荷做正功，电势能减少
B.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能
增加
C.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能
减少
D.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则
该电荷电势能不变
√
√
典例精析
例2.(多选)(2021·新余四中月考)规定无穷远处的电势能为零，下列说法中正确的是（ ）
A.将正电荷从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越多，正电
荷在该点的电势能就越大
B.将正电荷从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越少，正电
荷在该点的电势能就越大
C.将负电荷从无穷远处移到电场中某点时，克服静电力做功越多，负电
荷在该点的电势能就越大
D.将负电荷从无穷远处移到电场中某点时，克服静电力做功越少，负电
荷在该点的电势能就越大
√
√
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E
A
B

电荷在电场力的作用下，分别从A移到B，电场力做什么功、电势能如何变化。
电势能与电荷有关，不能反映电场本身的性质。
思考：电荷在电场中某点的电势能能不能反映电场本身的性质？
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学习电场时，我们发现不能用电场力来来描述电场在某点的性质，因为即使在同一点，电场力的大小也随着试探电荷电荷量的变化而变化。
电场强度：
电势能也不能反映电场本身的性质，因为它与电荷有关 。
电势：
定义: 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。
2.定义式:
3.电势是标量,有正负。正负表示电势高低。
4. 单位: 伏特(V)
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1 V = 1 J/C
(计算时EP和q要代入正负号)
三、电势
5.沿着电场线方向,
6.电势由电场本身性质决定，与电荷的电量 、电性都无关。
7.电势具有相对性，通常规定无限远处或大地的电势为零.
电势降低.
新课教学
思考1：取无穷远电势为零，正负点电荷产生的电场的电势分别有何特点？
正电荷
负电荷
不一定，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小。
思考2：电荷在电势高的地方电势能一定大吗？
新课教学
典例精析
例5.(2021·昆明一中月考)将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5 J的功，则：
(1)该电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？
解：WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J.
所以该电荷的电势能增加了1.8×10－5 J.
典例精析
(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？B点和C点的电势分别为多少？
解：如果规定A点的电势能为零，由公式WAB＝EpA－EpB
得该电荷在B点的电势能为：EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J.
同理，该电荷在C点的电势能为:EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J.
两点的电势分别为:
典例精析
(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？A点和C点的电势分别为多少？
解：如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为：
EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J.
该电荷在C点的电势能为
EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J.
典例精析
例3. (2021·安徽师大附中期中)某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则（ ）
A.EP>EQ，φP>φQ
B.EP>EQ，φP<φQ
C.EPφQ
D.EP√
典例精析
例4.将一正电荷从无限远处移入电场中的M点，电势能减少了8.0×10－9 J，若将另一等量的负电荷从无限远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10－9 J，则下列判断中正确的是（ ）
A.φM＜φN＜0 B.φN＞φM＞0
C.φN＜φM＜0 D.φM＞φN＞0
√
小结
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