物理人教版（2019）必修第三册10.1电势能和电势（共22张ppt）

(共22张PPT)
新课导入：
将带+q 的小球静止放在电场中的A 点，小球所受静电力F 的方向？
F
小球在静电力F 作用下由A 点运动到B 点的过程中，静电力做功情况？
小球动能的变化情况？
什么形式的能量减少了，从而转化为了动能？
温故知新：
1.功的计算：
2.重力做功的特点:
(1)与路径无关，由初、末位置的高度差来决定。
(2)重力做功与重力势能变化的关系：
3.重力势能是相对的，须选定零势能参考面。
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
新知讲解：
重力做功与路径无关，静电力做功是否也具有这一特点？
一、静电力做功的特点
+q
M

A
B
E
F
WAB = F·|AB|cosθ = qE·|AM|
W = qE·|AM|
F
WAMB = WAM + WMB = qE·|AM|
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的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。
将试探电荷+q放在电场强度E的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
对非匀强电场也适用
F
新知讲解：
二、电势能 Ep电
做功的过程中伴随着能量的转化。问题中“所减少的能量”必定与静电力做功有关。
1.电势能：电荷在电场中具有的势能。
静电力做的功等于电势能的减少量
2.静电力做功与电势能变化的关系：
静电力做正功，电势能减少
静电力做负功，电势能增加
课堂练习：
1.如图在场强E=103 N/C 的匀强电场中，点电荷q=+1C 从A移动到B，AB相距L=1m ，电场力做功为多少？电势能如何变化？
E
+q
+q
F
A
B
如何确定q在B点的电势能？
解析：
电场力做功 W = qEL =103 J
ΔEP = W = 103 J
即电势能减少103 J
新知讲解：
二、电势能 Ep电
3.零势能点：
电场中规定电势能为零的位置。（通常把离场源电荷无穷远处或大地处的电势能规定为零）
4.电势能的大小：
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时所做的功。
标量，没有方向，有正负，正负表大小。
相对性
5.电势能是电荷和电场所共有的。
系统性
课堂练习：
2.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移到C，静电力做了1.2×10－5 J的功，则：
(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能改变了多少？
(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？
解析：
(1) WAC＝WAB＋WBC＝－1.8×10－5 J 电势能增加了1.8×10－5 J
(2) EpB＝EpA－WAB＝3×10－5 J ， EpC＝EpA－WAC＝1.8×10－5 J
(3) EpA′＝EpB′＋WAB＝3×10－5 J ， EpC′＝EpB′－WBC＝－1.2×10－5 J
新知讲解：
二、电势能 Ep电
6.电势能大小的五种判断方法：
做功 判断法 无论正负电荷，只要电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大。
电场线 判断法 正电荷顺着电场线方向移动，电势能逐渐减小；逆着电场线方向移动，电势能逐渐增大。负电荷则相反。
场源电荷法 离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小；离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大。
新知讲解：
二、电势能 Ep电
6.电势能大小的五种判断方法：
能量守恒法 在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和势能相互转化。动能增加，电势能减小；反之亦然。
公式法 由公式 Ep = φq ，φq 的大小，正负一起带入。
课堂练习：
3.如图所示，直线上有O、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等。在O点处固定正点电荷，若一带负电的粒子仅在静电力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则( )
A. 两过程中静电力做的功相等
B. 前一过程中静电力做的功大于后一过程中静电力做的功
C. 前一过程中，粒子电势能不断减小
D. 后一过程中，粒子动能不断增加
解析：
场强方向由a指向c，带负电的粒子从c向a运动，静电力做正功，已知ab＝bc，因ab间场强大于bc间场强，由W＝qEl定性分析，WcbCD
新知讲解：
三、电势
电场力的性质用场强E 来描述，电场能的性质该用什么物理量描述？能否用“电势能”呢？
EPA = qELcosθ
一定
A
L
O
θ
E
+q
规定电荷在O点的电势能为零。若放入+q的电荷在电场中A点，其在A点的电势能为多少？
若放入+2q、 +3q的电荷在电场中A点…
电场能的性质是电场本身属性，只能由场源本身决定，与有无放入试探电荷无关。电势能的大小与试探电荷电量有关，故不能用电势能描述电场能的性质。
新知讲解：
三、电势 φ
1.定义：
电荷在电场中某一点的电势能与它（试探电荷）的电荷量的比值。
2.公式：
电荷量（ C ）
电荷在电场某点的电势能（ J ）
电势
适用于任何电场,各个量必需带正负号
比值定义式
3.单位：伏特，符号V
1 V = 1 J/C
标量，没有方向，有正负，正负表大小。
4.电势零点的选择是任意的。（一般取无限远或大地的电势为0）
沿电场线方向电势下降最快。
新知讲解：
三、电势 φ
5.电势能与电势的区别与联系：
电势 φ 电势能 Ep
物理 意义 电场能的性质的物理量 电荷在电场中某点所具有的能量
相关 因素 只跟电场本身有关 点电荷q和该点电势φ决定
单位 伏特 V 焦耳 J
联系 或 Ep＝qφ ，二者均是标量 解析：
(1)取无限远处的电势为零
由W∞A＝Ep∞－EpA 得 EpA＝Ep∞－W∞A＝1.2×10－4 J
由 得 φA＝1.2×104 V。
(2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2×104 V
4.把电荷量为q＝＋1.0×10－8 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W＝1.2×10－4 J，那么：
(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？
(2)q未移入电场前，A点的电势是多少？
课堂练习：
新知讲解：
6.电势高低的四种判断方法：
场源电荷 正负法 取无穷远处电势为零
正电荷产生的电场中各点的电势均为正值，越靠近正电荷，电势越高；
负电荷产生的电场中各点的电势均为负值，越靠近负电荷，电势越低。
电场线方向法 沿电场线方向，电势逐渐降低；
逆着电场线方向，电势逐渐升高。
三、电势 φ
新知讲解：
6.电势高低的四种判断方法：
三、电势 φ
电势能高低法 正电荷的电势能大处电势高；
负电荷的电势能大处电势低。
电场力做功法 电场力做正功，电势能减少，若为正电荷，电势降低；若为负电荷，电势升高。
电场力做负功，电势能增加，若为正电荷，电势升高；若为负电荷，电势降低。
5.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．EP＜EQ，φP＞φQ
D．EP＜EQ，φP＜φQ
A
课堂练习：
解析：
P点处电场线分布的密集些，Q处电场线分布稀疏些，则EP＞EQ 。图中电场线的方向由P指向Q，根据顺着电场线的方向，电势依次降落，有P点电势大于Q点电势。
6.如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负试探电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从a处运动到b处，以下判断正确的是( )
A．电荷从a到b加速度减小
B．b处电势能大
C．b处电势高
D．电荷在b处速度小
BD
课堂练习：
解析：
b处电场线比a处密，说明b处场强大于a处场强，所以b处加速度大于a处加速度，A错；由a到b电场力做负功，电势能增大，B对；试探电荷为负电荷，F的方向指向凹侧，所以电场线方向从疏到密，所以φa>φb，C错；由能量守恒，电势能增加，则动能减小，b点速度小，D对。
新知讲解：
7.两等量点电荷的连线上及连线的中垂线上各点电势的高低情况
三、电势 φ
两等量正电荷 两等量负电荷 等量异种电荷
连线上 中点处电势最低 中点处电势最高 从正电荷向负电荷电势逐渐降低
连线的中垂线上 与连线交点处电势最高 与连线交点处电势最低 中垂线为等势线
从中点沿中垂线向两侧 电势逐渐降低 电势逐渐升高 电势不变
连线上和中垂线上关于中点对称的点 电势相等 电势相等 中垂线上等势，连线上与零电势点差值相等，一正一负
课 堂 小 结