10.2 电势能 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册26 张PPT

第2节电势能
第十章静电场中的能量
知识点 电势差
从上节所学的知识我们知道，电场中各点的电势一般来说是不相等的，也就是说，电场中两点的电势存在一个差值，这个差值我们把它叫做“电势差”。
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新知探究
知识点 电势差
1．定义：在电场中，两点间电势的差值叫电势差，也叫电压。
电场中某点的电势，就是该点相对于零电势点的电势差
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新知探究
知识点 电势差
2．公式：若A点电势为φ????，B点电势为φ????.，则U????????＝φ????－φ????或U????????＝φ????－φ????
显然U????????=-U????????
电池的电压为1.5V，就是说其正极的电势比负极高1.5V
灯泡获得1V的电压就是说其两端间的电势之差为1V。
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新知探究
知识点 电势差
3.标矢性：电势能是标量，其正负代表A、B两点电势的高低关系。
4.单位：电势差的单位是伏特，简称伏，符号V。
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新知探究
电势差的大小与零电势点的选取有关吗？
电势是相对的，但电势差是绝对的，由电场中的两点位置来决定，与有无试探电荷无关；与零电势的位置选取也无关．
名师指点
电势差求解技巧
(1)采用直接代入符号运算的方法，会更加便捷，但要注意正、负号的运用．
(2)电场中各点间的电势差可依次用代数方法相加，但要注意角标的排序，如U????????＝U????????＋U????????＋U????????，U????????＝－U????????.
若电场中有A、B两点，φA=4V、φB=-2V，则A、B两点的电势差是多少？
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UAB=6V 或UBA=-6V
知识点 静电力做功与电势差的关系
1.公式推导：
如图所示，电荷q从电场中的A移动到B时，电场力做的功为：
所以有U????????＝????????????????.
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新知探究
A
B
知识点 静电力做功与电势差的关系
2．说明：
公式U????????＝????????????????适用于任何电场，应用时式中各量需代入符号进行运算。
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新知探究
知识点 静电力做功与电势差的关系
3．电势与电势差的对比
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新知探究
知识点 静电力做功与电势差的关系
例1：如图所示，在正的点电荷Q的电场中有a、b两点，它们到点电荷Q的距离 r1解：Wab=qUab= -2×1.6×10-19×100J
= -3.2×10-17J <0
故是电荷克服电场力做了
3.2×10-17J的功。
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知识点 静电力做功与电势差的关系
例2：如图所示是某电场中的一簇等势面，甲等势面的电
势为90V，乙等势面的电势为－10V，各相邻等势面间
的电势差相等。
（l）将q=+1×10-8 C的电荷从A点移到
B点，电场力做功??????????? ；
（2）将－1×10-8 C
的电荷从A点移到C点，电场力做功?????????? ；
（3）在图中定性画出几条电场线．
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新知探究
·A
·B
·C
甲
乙
知识点 静电力做功与电势差的关系
解：
（1）WAB=qUAB=qU甲乙
=1×10-8×[90-（-10）]J
=1×10-6J
（2）WAC=qUAC=-q·2UAB=-2×10-6J
（3）由电场线与等势面垂直，可画
出如右图所示的几条电场线。
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知识点 等势面
1．定义：我们把在电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面．
等势面与电场线一样是人们为了形象描绘电场而引入的假想曲线；他们从两个不同的角度描述了电场的分布情况，两者互相垂直。
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新知探究
知识点 等势面
2．特点
(1)在所画等势面中，任意相邻两等势面上电势之差是相等的．
(2)在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功．
(3)等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．
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新知探究
知识点 等势面
(4)在空间没有电荷的地方两等势面不相交.
(5)等势面可以是封闭的，也可以是不封闭的．
(6)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏．
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新知探究
知识点 等势面
3.几种典型电场的等势面
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知识点 等势面
3.几种典型电场的等势面
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知识点 等势面
例1：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 、 和 ，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
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AC
知识点 等势面
例2：如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则（ ）
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新知探究
D
1.关于静电场，下列说法正确的是（?? ）
A.?电势等于零，电场强度一定为零
B.?电场强度为零的点，电势一定为零
C.?正电荷沿电场线方向移动时，电势能一定减小
D.?不在同一电场线上的两点，电势一定不相等
课堂训练
解析：A．等量异种点电荷连线中点的电势等于零，电场强度不等于零，A不符合题意；
B．等量同种点电荷连线中点的电场强度等于零，电势不等于零，B不符合题意；
C．正电荷沿电场线方向移动时，电场力与运动方向相同，电场力做正功，电势能一定减小，C符合题意；
D．在匀强电场中，与电场线垂直的平面上的任意两点不在同一电场线上，电势一定相等，因为该两点在同一个等势面上，D不符合题意。答案：C
课堂训练
2.空间有一点电荷形成的电场，取其中的一根电场线为x轴，以x轴上各点的电势φ为纵轴，将各点电势φ随x的变化规律描绘在坐标系中，如图所示。下列说法正确的是（?? ）
A.?点电荷带正电
B.?点电荷位于x=0左侧的某位置
C.?电子在x=3cm处的电势能为3eV
D.?电子沿x轴由x=0移动到x=4cm的过程中，电场力做负功
课堂训练
解析：A. 因为电势为正值，所以点电荷带正电，A符合题意；
B. 正电荷的电场线是发散的，离点电荷越近，电势越高，所以点电荷位于x=0右侧的某位置，B不符合题意；
C. 电子在x=3cm处的电势能为
C不符合题意；
D. 电场强度方向向左，电子所受电场力向右，电子沿x轴由x=0移动到x=4cm的过程中，电场力的方向与电子的运动方向相同，电场力做正功，D不符合题意。
故答案为：A。答案：A
课堂训练
3. 在“DIS描绘电场等势线”的实验中，关于电源和导电纸，下列说法正确的是（?? ）
A.?应选用6V的交流电源导电纸有导电物质的一面朝上
B.?应选用6V的直流电源导电纸有导电物质的一面朝上
C.?应选用6V的交流电源导电纸有导电物质的一面朝下
D.?应选用6V的直流电源导电纸有导电物质的一面朝下
课堂训练
解析：实验中应选用6V的直流电源，导电纸有导电物质的一面朝上。
故答案为：B。
答案：B
课堂训练
谢谢