10.1 电势能 电势—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册课件

(共25张PPT)
10.1
电势能
电势
P27问题讨论：求解静电力对电荷所做的功
让检验电荷q在场强为E的匀强电场中
沿几条不同路径从A点运动到B点，
计算这几种情况下静电力对电荷所做的功
d
L
d
d
一、静电力做功的特点
⑴
W＝Fd＝qEd
⑵
W＝FLcosθ＝qEd
⑶
W＝W1+W2+W3+……＝qEd
结论：电场力做的功只与电荷的始末位置有关，与电荷经过的路径无关
拓展：上述结论也适用于非匀强电场
d
d
L
d
知识回顾：重力做功的特点
重力做功跟物体运动路径无关
只跟起始位置高度差有关
WG＝mg（h1－h2）
α
h1
h2
重力做功WG与重力势能变化△Ep
⑴当物体下落时，重力做正功，重力势能减小
当物体下落时，重力做负功，重力势能增加
⑵重力做功等于重力势能的改变量
WG＝mg（h1－h2）
△Ep
＝
Ep2
－
Ep1
Ep1
＝
mgh1
Ep2
＝
mgh2
｝WG＝－△
Ep
重力场中的重力：地球和物体之间存在的吸引力?
电场中的的电场力：
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?
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
电场力做功，电势能改变
电场力做正功电势能就减少
电场力做负功电势能就增加
W重
＝
EP1
－
EP2
W电
＝
EPA
－
EPB
二、电势能
1、电势能：
由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，
电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能
用Ep表示
2．电场力做功等于电势能变化：
WAB＝－（EpB－EpA）
WAB＝EpA－EPB
回顾：重力势能具有相对性
我们把所选高度的起点平面叫参考平面
参考平面的选取是任意的
参考平面不同，重力势能的数值不同
通常选地面为参考平面
h=0
Ep＝0
h=0
Ep＝0
二、电势能
3、电势能具有相对性
零势能面的选择
通常把电荷离场源电荷
无限远处的电势能规定为零，
或把电荷在大地表面上的电势能规定为零
问题讨论
+q从A→B电场力做正功，动能增加
电势能减小，EpA＞
EpB
＞
Ep∞
-q从A→B电场力做负功，动能减小
电势能增加，EpA＜
EpB
＜
Ep∞
+q
-q
+
B
A
∞
问题讨论
+q从C→D电场力做负功，动能减小
电势能增加，EpC＜
EpD
＜
Ep∞
-q从C→D电场力做正功，动能增加
电势能减小，EpC＞
EpD
＞
Ep∞
D
+q
C
-q
-
∞
用
表示电场中能的特点—电势
电场中EP的大小、正负与q的电量、电性有关
在电场中，放入检验电荷q
在不同点，　
一般是不同的
在同一点，　
是相同的
A
+
∞
B
三、电势
1、定义：电场中某点的电势能与放入电荷电量的比值
2、定义式：
3、单位：J/C=V（伏特）
4、标量：有正负
电势是反映电场中各点能的性质的物理量
与是否存在检验电荷、检验电荷的正或负均无关
问题讨论
+q从A→B电场力做正功，动能增加
电势能减小，EpA＞
EpB
＞
Ep∞
电势减小，
φA＞
φB
＞
φ∞
-q从A→B电场力做负功，动能减小
电势能增加，EpA＜
EpB
＜
Ep∞
电势减小，
φA＞
φB
＞
φ∞
+q
-q
+
B
A
∞
问题讨论
+q从C→D电场力做负功，动能减小
电势能增加，EpC＜
EpD
＜
Ep∞
电势增加，
φC
＜
φD
＜
φ∞
-q从C→D电场力做正功，动能增加
电势能减小，EpC＞
EpD
＞
Ep∞
电势增加，
φC
＜
φD
＜
φ∞
D
+q
C
-q
-
∞
思考与讨论
1、由一条电场线可知：
电场方向：电场中该点的切线方向
电势的高低：沿场线方向电势降低
电场力的方向、电势能的高低与电性有关
2、由一簇电场线可知：
电场线的疏密体现电场的强弱
小结：
电场力做多少正功，电势能就减少多少，电场力做多少负功（电荷克服电场力做多少功）电势能就增加多少．
电势的高低与参考点的选取有关，但电势差与参考点的选取无关．
1、图为电场中的一条电场线，A、B为这条电场线上的两点，则(
)
A、B点的场强一定比A点的小
B、B点的电势一定比A点的低
C、将电荷从A点移到B点，电荷的电势能一定减小
D、A点的正电荷在只受电场力作用下一定沿电场线运动到B点
B
?
2、如图所示，P、Q是两个电量相等的正点电荷，它们的连线中点是O，A、B是中垂线上的两点，用EA
EB
φA
φB分别表示A、B两点的场强和电势，则（
）
A．
EA一定大于EB
，
φA一定大于φB
．
B．
EA不一定大于EB
，
φA一定大于φB
．
C．
EA一定大于EB
，
φA不一定大于φB
．
D．
EA不一定大于EB
，
φA不一定大于φB
B
3.
如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，
三点的电势分别是φA=5V，φB=
-
2V，φC=0，
将电荷量q
=
-
6×10
-6
C
的点电荷
1/从A移到B电场力做功多少？
2/电势能变化了多少？
3/若将该电荷从B移到C，电场力做功多少？
4/电势能变化了多少？
5/该点电荷在三点中哪一点时电势能最大？
A
B
C
解析：
（1）将点电荷从A移到B，电场力做功
J=-4.2×10-5J
　　由WAB=-(EB-EA)可知，电场力做了4.2×10-5J的负功，因此电势能增加了4.2×10-5J
．
A
B
C
A
B
C
（2）将点电荷从B移到C，电场力做功
J=1.2×10-5J．
　因为电场力做正功1.2×10-5J，所以电势能减少了1.2×10-5J．
（3）由　　　　可知，该点电荷在B处的电势能最大，
J=1.2×10-5J．
4、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3×10-5
J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5
J的功，则
（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？
增加了1.8×10-5J.
?A
=5v
（2）如果规定B点的电势能为零，则A点和C点的电势分别为多少？
（3）如果规定A点的电势能为零，则B点和C点的电势分别为多少？
?C
=2v
?B
=
-
5v
?C
=
-3v
5、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，
EPC=1.8×10-5
J
EPC=-1.2×10-5
J
EPB=3×10-5
J
EPA=
-3×10-5
J
（5）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？
（4）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？