1.4 电势能和电势 (共23张PPT) 课件 2024-2025学年高一物理粤教版（2019）必修第三册

(共23张PPT)
第一章 静电场的描述
第4节 电势能和电势
一个正电荷在匀强电场中只受到静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点时， 静电力做了正功WAB。
E
A
B
F
是一种什么形式的能量在减少呢？
由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。根据能量守恒定律，动能增加就意味着有某种形式的能量在减少。
1. 通过讨论电场力对试探电荷做功，知道电场力做功与路径无关的特点，提高科学论证能力；
2.将电场力做功与重力做功进行类比，理解电场力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性，培养的能量观念；
3.知道电势的定义方法及其定义公式、单位，体会比值定义法；
4.知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。
01 电场力做功
重力做功：
W=mgh
h是高度差
电场力做功：
W=qEd
d是位移
重力做功具有跟路径无关的特点，电场力做功是否也具有这一特点
讨论与交流：如图所示，在场强为E的匀强电场中，电量为+q的试探电荷沿三种不同路径从点A移动到点B，试讨论
(1)沿s1(AB)路径的电场力做功是多少？
W1=qEd
讨论与交流：如图所示，在场强为E的匀强电场中，电量为+q的试探电荷沿三种不同路径从点A移动到点B，试讨论
(2)沿s2(ACB)路径的电场力做功是多少？
W2=qELcosθ =qEd
讨论与交流：如图所示，在场强为E的匀强电场中，电量为+q的试探电荷沿三种不同路径从点A移动到点B，试讨论
(3)沿s3(ACB)路径的电场力做功是多少？
W3=qEd1 + qEd2 + qEd3 =qEd
结论：电场力做功只与电量及其起点和终点的位置有关，与路径无关。
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
1.定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用符号EP表示。
02 电势能
3.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关；
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。
多远算“无限远” 呢？
则电荷在电场中点A的电势能大小就等于将电荷从该点移到无穷远处电场力所做的功，即
EpA = WAO
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。
q
Q
我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。
1.电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能面时静电力所做的功。
E
A
B
若以A点作为零势能面，
则有 EPA-EPB=WAB
因EPA=0 ，则 EPB= -WAB
如图，若A→B电场力所做功为WAB
若以B点作为零势能面，
则EPA-0=WAB即EPA=WAB
2.选择不同的零势能面，对于同一个带电体在同一点来说电势能大小是不相同的。
6.电势能的大小：
总结：
电场中力的性质
比值法
电场强度
电场中能的性质
【要求】电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由＿＿＿＿所决定，而与电场中有无放入试探电荷 。
物理量
场源本身
无关
电势能
试探电荷q↑
电场力F↑
电场力做功W
↑
有 关
×
比值法？
能否用“电势能EP”描述电场中能的性质吗？
如何描述电场中能的性质
讨论与交流：如图所示，场强为E的匀强电场中，规定负极板的电势能为零(极板接地)。取极板附近一点O，从与点 O 距离为d的点 A，把一个电量q=q0的正试探电荷由点A移到点O，分析电场中能的性质。
q0Ed
q0Ed
Ed
2q0Ed
3q0Ed
…
nq0Ed
2q0Ed
3q0Ed
…
nq0Ed
Ed
Ed
…
Ed
1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的之比，叫作这一点的电势。
2.公式：；
3.单位：伏特，符号为V，其中 1J/C =1V
【规定】在电场中的某一点，如果电荷量是1C的电荷在这点的电势能是1J，这一点的电势就是1V。
03 电势
4.意义：
(1)电势有相对性,电场中某点的电势跟零电势的
位置有关；
(2)电势有固有性，电场中某点的电势的大小由
电场本身决定，与该点是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关 ；
(3)电势是标量，正负号不表示方向而表示大小，正值表示是高于零电势，负值表示是低于零电势，故沿电场线电势降低。
1.定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。
2. 特点：
(1)在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；
(2)电场线与等势面垂直，并指向电势低的等势面；
(3)相邻等势面之间的电势之差通常是相等的。
(4)不同等势面在空间不相交、不相切。
04 等势面
同一等势面上的点，电势都相等
3.实例：几种常见的电场的电场线和等势面分布图
例题：雷雨云层可以形成几百万伏以上的电压，足以击穿空气产生几十万安培的瞬间电流，电流生热使空气发光，形成闪电；空气受热突然膨胀发出巨响，发出雷声。如图所示，雷雨云底部的电势较地面低 1.5×108V，闪电时，一个电子从雷雨云底部抵达地面，求它的电势能变化量。
解：取地面的电势φ地 =0
一个电子在雷雨云底部和在地面的电势能分别为
一个电子从雷雨云底部抵达地面，电势能的变化量为
故电势能减少，这些电势能的减少量转化为闪电所发出的热和光
1.(多选)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
2.(多选)一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么 ( )
A.电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能
B.电荷在B处将具有5×10－6J 的动能
C.电荷的电势能减少了5×10－6J
D.电荷的动能增加了5×10－6J
CD
3.一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
C
E
a
b
4.（多选）如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa 、 φb和φAc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知（ ）
A.粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B.粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C.粒子从K到L的过程中，电势能增加
D.粒子从L到M的过程中，动能减少
A C