10.1 电势能和电势 课件(共27张PPT)人教版（2019）必修第三册

(共27张PPT)
第十章 静电场中的能量
M
一、静电力做功有什么特点
E
W = F·|AB| cosθ
= q E·|AM|
1.将电荷q从A沿直线移至B:
A
B

+
q
+
q
F
M

E
A
B
2.将电荷q从A沿折线移至B:
对AM:
W1 = q E ·|AM|
对MB:
W2 = 0
对全程:
W = W1 + W2= q E·|AM|
+
q
F
+
q
F
3.将电荷q从A沿曲线移至B:
M

E
A
B
+
q
F
E
A
B
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
W1 = q E ·x1
W2 = q E ·x2
W3 = q E ·x3
… … … …
M
x1 + x2 + x3 +…=
X1
x2
4.将电荷q从A沿其它曲线移至B，静电力做功？
B
+
M
A
F

q
+
在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
与重力做功特点相类比
静电力做功的特点
对于非匀强电场也适用
由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中具有跟位置相关的能，这种能叫做电势能，用EP表示。
A
B
E
+
设EPB =0
电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。
零势能参考点
二、电势能
A
B
E
+
设EPB =0
电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。
A
B
E
-
设EPB =0
1.电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。
负号表示电势能的高低
2.电势能是相对的，与零电势能面有关
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。
3.电势能是电荷和电场所共有的。
4.电势能是标量
电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.
重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力
电场中，电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh
有电场力就有相应的能，叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
电场力做正功，电势能就减少
电场力做负功，电势能就增加
电场力作功，电势能改变
重力做功，重力势能改变
重力做正功，重力势能就减少
重力做负功，重力势能就增加
W重 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
下列说法中正确的是（ ）
A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小
D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。
例与练
电场力做正功，电势能减少；
电场力做负功，电势能增加。
。
与重力做功类比
ABC
右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、b，今将一正点电荷q从a移到b则（ ）
A.电场力做正功，q的电势能增加；
B.电场力做负功，q的电势能增加；
C.电场力做正功，q的电势能减少；
D.电场力做负功，q的电势能减少。
若q为负点电荷呢？
例与练
+
v
F
q
F做正功
C
如图所示,电子沿一条电场线MN从a点运动到b点,电势能增加，则 （ ）
A.电场力做正功，电场方向从M指向N；
B.电场力做正功，电场方向从M指向N ；
C.电场力做负功，电场方向从M指向N ；
D.电场力做负功，电场方向从N指向M。
电场力做负功
－
v
e
F
E
C
将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的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？
（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？
增加了1.8×10-5J.
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
（8已做）如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( )
A.带电粒子所带电荷的性质
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大
D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大
E
a
b
BCD
A
0
l
θ
E
+
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
三、电势
设EP0 =0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
思考
在上面关于电势能和电势的讨论及插图中,我们一直把试探电荷q当作正电荷处理.请把q当做负电荷,重复以上讨论.其结果与上面的结果是否一致
A
0
l
θ
E
-
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
设EP0 =0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
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）
三、电势
3、单位：伏特，符号为V
4、电势只有大小，没有方向，是标量
5、电势具有相对性
电势是相对于零势能参考点的，
一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0
6.沿电场线 (场强)方向电势越来越低
即电场线指向电势降低的方向
如何比较电势的高低？
电势降低的方向一定是电场线的方向吗？
如果把q=1.0×10-8 C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么
⑴ q在A点的电势能和在A点的电势各是多少？
⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ？
EpA=1.2×10-4J φ=1.2×104V
φ=1.2×104V
例与练
如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（ ）
A、电势φA> φB 场强EA>EB
B、电势φA> φB 场强EAC、将+q由A点移到B点，电场力做正功
D、将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
例与练
A
B
E
正电荷在高电势处电势能大，负电荷在低电势处电势能大
BC
在电场中一条电场线上有A、B两点,如图所示，若将电荷q1=-2.0×10-7C从A点移到B点，电场力做了-4.0×10-4J的功。
(1)以B点为零电势点，φA等于多少
(2)电场线的方向如何
(3)如将电荷q2=+1.0×10-7C从A点移到B点， φA等于多少 电场力做了多少功
A
B
例与练
ΦA=2.0×103v
A→B 不变 W=2.0×10-4J
如图所示,水平固定的小圆盘A,带电量为Q,电势为零,从圆盘外O静止释放一质量为m,带电量为+q的小球,由于电场力的作用,小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的c点,Oc=h,又知道过竖直线上的b点时,小球速度最大,则在Q所形成的电场中,可确定的物理量是（ ）
A. b点的场强 B. c点的场强
C. b点的电势 D. c点的电势
A
O
b
c
例与练
AD