物理人教版（2019）必修第三册10.1电势能和电势（共29张ppt）

(共29张PPT)
10.1
电势能和电势
1、物体在重力场中具有重力势能。
功是能量转化的量度！
2、重力做功引起物体重力势能的发生变化。
知识回顾
第页（共24页）试探电荷静止的放入电场中,将如何运动？动能将如何变化？E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第页（共24页）正电荷q在匀强电场中沿不同路径从A点移动到B点,静电力对电荷做功分别为多少 讨论M ABqFEM ABqFqFEENAB乙F沿直线AB沿折线AMB 沿曲线ANB一、静电力做功特点
+
+
直线
+
+
曲线
+
+
倾斜直线
结论：电场力做功与电荷初末位置有关，与电荷的路径无关。
W=Eq·d (适合匀强电场d:沿电场线方向的位移)
WG＝mgh1－ mgh2
定义:重力势能Ep＝mgh
重力做的功等于重力势能的减少量
重力做功的特点（A→B）
温故而知新
功和能量的变化密切相关。重力做功对应着重力势能的变化，那么，静电力做功又对应着哪种形式的能量变化呢？
类比推理
1.定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用符号EP表示。
电势能
即：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。
（电荷在某点的电势能，等于把它从这个点移动到零势能位置时静电力做的功）
取B点为零势能点。则A点的电势能为：

电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。
2 .电场力做功和电势能的关系
（1）当WAB>0，则EpA>EpB,表明电场力做正功，电势能减小；
（2）当WAB<0，则EpAWAB=EpA-EpB = -ΔEP
E
A
B
+
q
F
O
电场力做功和电势能的关系
电场力做的功等于电势能的减少量
3.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关；
4.电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有。
5.电势能是标量。有正负，表大小。
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0。
q
Q
我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。
电势能的性质
例如：EpA=3J 比0势能点多3J
EpB=-3J 比0势能点低3J
EpA ＞ EpB
（但电荷在某两点之间的电势能之差与零势能点的选取无关）
问题:如图所示，电荷在电场中从A向B移动时，静电力做什么功
E
A
B
A
B
E
左图：
正电荷：静电力做正功
负电荷：静电力做负功
右图：
正电荷：静电力做负功
负电荷：静电力做正功
想一想
【例题】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。
ABC
电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加
知识链接
小试牛刀
【例题】如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是( )
A.电子的电势能始终增多
B.电子的电势能始终减少
C.电子的电势能先减少后增加
D.电子的电势能先增加后减少
C
O
a
b
+
+
E
E
F
F
做正功
做负功
电势能减少
电势能增加
小试牛刀
【例题】一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( )
A.动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
D.重力势能和电势能之和增加
E
a
b
C
mg
F电
受力分析
合力向上，合力做正功，油滴动能增加，A错
电场力做正功，电势能减少，B错
根据能量守恒可知，C对、D错
小试牛刀
将不同质量的物体从地面搬到楼顶，重力势能的变化不同，但是楼顶的“高度”是一定的。
将质量m的物体提升h高度，重力势能增加mgh；将质量为2m的物体提升h高度，重力势能增加2mgh；将质量为3m的物体提升h高度，重力势能增加3mgh。
寻找表示电势能性质的物理量
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值
1 V = 1 J/C
1. 定义:
2. 公式:
3. 单位: 伏特（V）
（比值定义法，计算时要代入正负号）
三.电势（ φ ）
5. 电势是标量：数值取决于零电势的选取。（负电势表示该处的电势比零电势处电势低.）
4. 物理意义: 反映电场能的性质（ φ与是否放检验电荷、电性、电荷量都无关，由电场本身决定）
6. 电势具有相对性：
确定电势应先规定电场中某处的电势为零.（通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零.）
7. 电势高低的判断方法
（1）沿电场线的方向，电势越来越低：φ A ＞ φ B
A
B
E
判断. ①沿电场线方向，电势逐渐降低 （ ）
②电势降低的方向一定是电场线的方向 （ ）
②电势降低最快的方向一定是电场线的方向 （ ）
E
+
q
+
q
F
（3）场源电荷判断法
当规定无限远处φ=0，则：正点电荷电场中各点电势均为正；
负点电荷电场中各点电势均为负。
在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高；
在负电荷产生的电场中，离它越近电势越低。
A
B
E
电荷由A点运动的B点 正电荷 负电荷
电场力做功
电势能变化
电势变化
降低
降低
正功
负功
减少
增加
电势高低判断方法
（1）沿电场线方向电势逐渐降低。即电场线指向电势降低的方向。
（2）离正电荷越近，电势越高，离负电荷越近，电势越低.
（3）电势能判断法：正电荷在高电势处电势能较大；负电荷在低电势处电势能较大.
如何比较电势的高低
几种典型电场中各点的电势
取无穷远处的电势为零
正点电荷电场中各点的电势大于零
负点电荷电场中各点的电势小于零
各点的电势大于零
左侧电势小于零；右侧电势大于零
(4)公式法
由公式进行计算，q、EP带正负号计算
正电荷在电势能越大的地方电势越高；
负电荷在电势能越小的地方电势越高
判断题（并简要说明理由）
⑴、电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。（ ）
⑵、检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时，它在该点具有的电势能也一定大。（ ）
⑶、把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。（ ）
⑷、电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小.（ ）
【例】．[对v－t图象的理解](多选)如图甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v－t图象如图乙所示，设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有(　　)
A.Φa > φb
B．Ea > Eb
C．Ea < Eb D．Wa > Wb
BD
解析　电场线为直线，带负电的粒子仅在电场力的作用下由静止释放，那么一定沿着电场力的方向运动，故电场强度的方向向左，b点的电势高，选项A错误；由v－t图象的斜率表示粒子运动的加速度可知粒子运动的加速度越来越小，故b点的场强小，Ea>Eb，选项B正确，C错误；电场力做正功，电势能减小，选项D正确．
答案　BD
第页（共24页）定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。四、等势面第页（共24页）几种带电体周围的等势面和电场线第页（共24页）1、定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。（1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功（2）电场线跟等势面垂直（3）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏（4）不同等势面在空间不相交、不相切2、等势面的特点：四、等势面第页（共24页）例5：关于等势面，正确的说法是（ 　）A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功B．等势面上各点的场强大小相等C．等势面一定跟电场线垂直D．两等势面不能相交CD