10.1 电势能和电势 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册31 张PPT

第1节电势能和电势
第十章静电场中的能量
一个正电荷在电场中只受到静电力F的作用，从能量转化的角度思考，物体动能增加了，意味着有另外一种形式的能量减少了，这是一种什么形式的能量？
新知探究
新知探究
将试探正电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点移动到B点,静电力对电荷做功分别为多少?
知识点 静电力做功的特点
W=F cosθ·|AB|=q E ·|AM|

????1=qE ·|AM|
????2=0
W=????1+????2=q E·|AM|
?
1
新知探究
知识点 静电力做功的特点
用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANB
W = q E·|AM|
1
新知探究
知识点 静电力做功的特点
(1)在匀强电场中移动电荷时，静电力所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
与重力做功一样
(2)静电力做功的特点对非匀强电场也是适用的。
1
新知探究
知识点 静电力做功的特点
1
新知探究
重力场与电场的类比
知识点 静电力做功的特点
重力做功与重力势能的关系
重力做的功等于重力势能的减少量.
????????= E????1 - E????2 = -Δ????????
?
1
新知探究
知识点 电势能
(1)定义：电荷在电场中也具有势能．这种势能叫电势能，用Ep表示．
(2)相对性：电势能具有相对性，通常取无限远处或大地表面为电势能的零点。
无限远是多远？
在研究静电场的问题中，如果离场源电荷已经很远，以至于试探电荷已经不能探测到电场了，这点就可以算是”无限远”
2
新知探究
知识点 电势能
(3)静电力做的功与电势能的关系：
①静电力做的功等于电势能的减少量WAB＝EPA－EPB　
②静电力对电荷做多少正功，电荷的电势能就减少多少；静电力对电荷做多少负功，电荷的电势能就增加多少。
2
新知探究
知识点 电势能
③电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零电势能点时所做的功．
电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无穷远处或大地处的电势能规定为零．
④零势能是标量，正负表示大小，不表示方向，比较电势能大小时要考虑正负号。
2
新知探究
名师指点
电场力做功正、负的判定
(1)若电场力是恒力，当电场力方向与电荷位移方向夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；夹角为直角时，电场力不做功．
名师指点
电场力做功正、负的判定
(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断．此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况．夹角是锐角时，电场力做正功；夹角是钝角时，电场力做负功；电场力和瞬时速度方向垂直时，电场力不做功．
名师指点
电场力做功正、负的判定
(3)若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断．根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功．
名师指点
电势能增减的判断方法
(1)做功判断法
无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大。
(2)电场线判断法
正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。
负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小。
知识点 电势能
2
新知探究
例．右图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点a、b 今将一电荷＋q从a移到b则（ ）
A.电场力做正功，＋q的电势能增加；
B.电场力做负功，＋q的电势能增加；
C.电场力做正功，＋q的电势能减少；
D.电场力做负功，＋q的电势能减少。
C
知识点 电势
讨论电势能与电荷的比值?
3
新知探究
取O点的电势能为零, 则:
EPA = q E L COSθ
知识点 电势
(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫电场在这一点的电势。用符号φ表示。
(2)公式:φ＝????????/q.
?
3
新知探究
知识点 电势
(3)单位:在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,且有1 V=1 J/C。
(4)物理意义:电势是描述电场的能的性质的物理量。电场中某点的电势由电场本身及电势零点决定，与放入电场中的试探电荷无关。
3
新知探究
知识点 电势
(5)电势的高低
①沿着电场线方向电势逐渐降低。
②正电荷在电势高处电势能较大，负电荷在电势低处电势能较大。
3
新知探究
知识点 电势
(6)标矢性:电势是标量，但可以为负值。当电场中某点的电势为负值时，表示这点的电势比零电势还低。
3
新知探究
(7)零电势面(点)的选取:在物理学的理论研究中,常取无限远处的电势为0;在实际应用中，常取大地的电势为0。
名师指点
电势能与电势的区别与联系
知识点 电势
例：将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电场力做 功 ,求A点的电势.
3
新知探究
解:
设场外一点P的电势为
从P A,电场力做的功
PA
E
W
-
=
1.如图所示，点电荷+2Q、-Q分别置于M、N两点，O点为MN连线的中点，点a、b在MN连线上，点c、d在MN中垂线上，它们均关于O点对称。下列说法正确的是（?? ）
A.?电子在c、d两点的加速度相同???
B.?a、b两点的电势相同
C.?电子在c点的电势能大于d点的电势能????????????
D.?将电子沿直线从a移到b，电子的电势能一直增大
课堂训练
解析：A．根据电场线分布的对称性可知，c、d两点的电场强度大小相等，方向不同，则电场强度不同，由牛顿第二定律
可知，电子在c、d两点的加速度大小相等，方向不同，A不符合题意；
B．MN间的电场线方向由M→N，根据沿电场线方向电势逐渐降低，则知a点的电势高于b点的电势。B不符合题意；
课堂训练
解析：C．根据对称性可知c、d两点的电势相等，所以电子在c点的电势能等于d点的电势能。C不符合题意；
D．将电子沿直线从a移到b，电子受到的电场力与速度方向一直相反，电场力一直做负功，则电子的电势能一直增大。D符合题意。
答案：D
课堂训练
2.如图所示，某一带电粒子仅在电场力作用下沿图中虚线从A运动到B，则该粒子（?? ）
A.?带正电?????????????????????????? B.?加速度减小??????????????????????????
C.?电势能减小??????????????????????????D.?动能减小
课堂训练
解析：A．带电粒子在电场中受到的电场力的方向应该指向运动轨迹的弯曲的内侧，由此可以判断带电粒子受到的电场力是向下的，与电场线的方向相反，所以粒子一定是带负电，A不符合题意；
B．由图可知，A点的电场线比B的电场线稀疏，所以B的电场强度大，电荷在B的时受到的电场力大，加速度大，B不符合题意；
CD．带电粒子受到的电场力是向下的，在粒子从A运动的B的过程中，电场力做负功，动能减小，电荷的电势能增加，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
答案：D
课堂训练
3. 如图所示，是一独立点电荷形成电场中的一条电场线，线段 ，则（?? ）
A.?电场强度比较是 ???????????????????????????????????
B.?电势比较是
C.?电势差比较是 ??????????????????????????????????
D.?检验电荷沿AC方向移动电场力做正功
课堂训练
解析：A．电场线的疏密表示电场的强弱，点电荷的电性不明确，所以场强大小不确定，A不符合题意；
B．沿电场线方向，电势降低，B符合题意；
C．点电荷的电性不明确，所以AB和BC间的平均场强无法比较，所以电势差也无法比较，C不符合题意；
D．检验电荷的电性不明确，所以受力方向不明确，故无法确定做正功，D不符合题意。
故答案为：B。
答案：B
课堂训练
谢谢