10.1 电势能和电势 课件（共29张PPT） 高二物理 人教版2019 必修第三册

(共29张PPT)
10.1 电势能和电势
问题：一个带正电的试探电荷在匀强电场中某点由静止释放，若只受静电力作用，将如何运动 速度如何变化？动能如何变化？
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
思考：是什么能转化为试探电荷的动能呢
一、电场力做功的特点
匀强电场
M
E
A
B
θ
+
q
F
1、将正的检验电荷q从A沿直线移至B，求电场力的功：
W = F·|AB| cosθ
= q E·|AM|
2、将正的检验电荷q从A沿折线移至B，求电场力的功：
对AM:
W1 = q E ·|AM|
对MB:
W2 = 0
对全程:
W = W1 + W2= q E·|AM|
匀强电场
M
E
A
B
θ
+
+
q
F
3、将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力的功：
M
θ
E
A
B
+
q
F
W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
W1 = q E ·x1
W2 = q E ·x2
W3 = q E ·x3
… … … …
x1 + x2 + x3 +…=
x1
x2
x3
….
….
….
….
xn
匀强电场
E
A
B
M
总结：
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。
(对于非匀强电场也适用)
类比：电荷在静电场中也会有电势能吗？
是电场力做功引起这种势能的变化吗？
1、物体在重力场中具有重力势能。
2、重力做功引起物体重力势能的发生变化。
1、与路径无关，由初末位置的高度差来决定
2、重力做功WG与重力势能变化的关系
重力做功的特点：
回顾：
二、电势能
1、定义：电荷在电场中具有势能，称为电势能。同样用EP表示。
2、电场力做功与电势能的关系:
电场力做正功，电势能减少 静电力做的功等于电势能的减少量
电场力做负功，电势能增加
二、电势能
E
A
B
+
q
F
二、电势能
4、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。
二、电势能
3.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。
如图，若A→B电场力所做功为WAB
若以B点作为零势能面，则有
EPB=0
EPA-0=WAB
EPA=WAB
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。
E
A
B
5、对电势能的理解：
(1)系统性：电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有,我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。
(2)相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关，因此确定电荷的电势能首先应确定参考点，也就是零势能点的置．
(3)标量性：有大小，没有方向，但有正负．
电势能为正值表示电势能大于0，电势能为负值表示电势能小于0．
例1、如图所示，在粗糙绝缘水平面上固定两个等量同种电荷P、Q，在PQ连线上的M点由静止释放一带电滑块，则滑块会由静止开始一直向右运动到PQ连线上的另一点N而停下，则滑块由M到N的过程中，以下说法正确的是(　　)
A．滑块受到的电场力一定是先减小后增大
B．滑块的电势能一直减小
C．滑块的动能与电势能之和可能保持不变
D．PM间距一定小于QN间距
D
例1、将电荷量为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．(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？
重力做功与路径无关
物体在重力场中具有重力势能EP
静电力做功与路径无关
电荷在电场中具有电势能EP
A
h
B
h1
h2
物体下降时，重力做正功,重力势能减小，即重力做的功等于重力势能的减少量。
十
十
A
B
当正电荷在电场中从A移到B,静电力做正功，电势能减小，即静电力做的功等于电势能的减少量。
A
h
B
h2
h1
物体上升时，重力做负功,重力势能增加。
十
十
B
A
当正电荷在电场中从B 移到A ，静电力做负功，电势能增加。
WG=-ΔEP=EpA-EpB
WE=-ΔEP=EpA-EpB
高中物理必修第三册
匀强电场中任取一点A，取一点B，并规定电荷在B点的电势能为0，引入检验电荷置于A，其电势能为EPA。则从A点移到B点时电场力做功为WAB=EPA。
q +1C
EPA E0
+2C
……
-1C
-2C
……
2E0
……
-E0
-2E0
……
E
q
F
A
B
+
常量与EP及q无关，即与试探电荷无关，反映电场本身的某种性质；
+
电荷在电场中某一点的电势能与其电荷量的比值。
1 V = 1 J/C
1、定义:
2、公式:
3、单位:
(计算时要代入正负号)
伏特(V)
三、电势
4、物理意义：电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，则该点的电势就是1V。
5、理解：
（1）相对性,电场中某一点的电势与零电势点的选取有关(通常规定离场源电荷无限远处或大地为“0”)
A
B
C
D
E
0V
15V
5V
—3V
0V
18V
8V
3V
（2）标量,只有大小，没有方向，正负表示大小.
(负电势表示该处的电势比零电势处电势低)
（3）固有性：与试探电荷q的有无、大小、电性无关，由电场本身、零电势点的选取有关
沿电场线方向电势降低
M
E
A
B

+
q
+
q
F
思考：沿着电场线方向,电势将怎样变化
φA-φB=EpA/q-EpB/q=WAB/q ＞0
（且降低的最快）
例：将一电量为q=-2×10-6C的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A，电场力做功4×10-5J，求A点的电势 A。（设 P=0）
解:
设场外一点P的电势为
从P A,电场力做的功
PA
E
W
-
=
使用公式求某点的电势时，必须代正、负号
1、如图所示，带箭头的线表示某电场的电场线。在电场力作用下，一带电粒子（不计重力）经A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，试判断：
（1）粒子带____电；
（2）粒子在____点加速度较大；
（3）粒子在_____点动能大；
（4）A、B两点相比，______点的电势能高。
负
B
A
B
2、如图所示，电场中有A、B两点，下列说法正确的是(　　)
A．场强EA>EB，电势φA<φB
B．场强EAφB
C．将＋q电荷从A点移到B点，电场力做负功
D．将－q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB
B
3.真空中O点处有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea与ab连线成53°角，b点的场强大小为Eb与ab连线成37°角．关于a、b两电场Ea、Eb及φa、φb关系，正确的是(　　)
A．25Ea＝9Eb，φa>φb
B．16Ea＝9Eb，φa<φb
C．9Ea＝25Eb，φa>φb
D．9Ea＝16Eb，φa<φb
D
如果以无穷远处电势为零，则：
(1)正电荷（+Q）形成的电场中各点的电势均为正值
(2)负电荷（-Q）形成的电场中各点的电势均为负值
电势 电场强度E
定义式
物理意义
决定因素
矢/标量
说明 电势与电场强度的比较
反映电场能的性质
反映电场力的性质
由电场本身性质决定，与检验电荷无关某点电势的大小与参考点的选取有关
由电场本身性质决定，
与检验电荷无关
标量
矢量
（1）沿着电场强度的方向，电势降低得最快
（2）二者大小之间无直接关系，φ为零的点，E不一定为零；φ高的地方，E不一定大；E为零的点，φ不一定为零；E大的点，φ不一定高。
电场力做正功，电势能减少；
电场力做负功，电势能增加。
（3）电场线法：
负电荷
电势能增加
电场力做负功
顺着电场线移动
正电荷
电势能减小
电场力做正功
顺着电场线移动
10、电势能大小的判断
Ep=qφ
（1）做功判断法：
（2）公式判断法：
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。
（4）场源电荷判断法：
(1)离正场源电荷越近，正试探电荷的电势能越大，负试探电荷的电势能越小；
(2)离负场源电荷越近，正试探电荷的电势能越小，负试探电荷的电势能越大。
只有静电力做功时，电荷只有动能和电势能相互转化，总能量不变。因此，可由动能的变化确定电势能的变化。即只有静电力做功时，动能减少多少，电势能就增加多少；反之，动能增加多少，电势能就减少多少。
（5）能量守恒判断法：
11、电势高低的判断
（1）看电场线：在同一电场线上，顺着电场线的方向电势逐渐降低。
（2）看场源电荷：取无限远处电势为0，在正电荷的电场中，电势都是正值，离它越近，电势越高；在负电荷产生的电场中，电势都是负值，离它越近，电势越低。
（3）看电场力做功：移动正电荷时，电场力若做正功，电势降低。电场力若做负功，电势升高。对于负电荷，情况恰好相反。
（4）看公式：
正电荷所在处的电势能越大，该点电势越高；负电荷所在处的电势能越大，该点电势越低。