10.1电势能和电势—【新教材】人教版（2019）人教版高中物理必修第三册课件

第十章 电场中的能量 必修三 10.1　电势能和电势 【学习目标】 1．理解电场力做功特点，电势能概念，电势能与电场力做功关系 2．理解电势的概念。 3.知道电势是描述电场能的性质的物理量。明确电势、电势能、电场力做功关系。 【复习回顾】 1. 恒力功的表达式 2. 重力做功的特点 3. 重力做功与重力势能的关系 4. 重力势能的表达式 5. 重力势能的特点： 【引入】 一个试探电荷在匀强电场中某点由静止释放，将如何运动？动能如何变化？（不计重力） 是什么能转化为动能？ 它具有什么特点？和重力势能有什么相同之处？ 一、静电力做功的特点 求试探电荷＋q沿直线AB移动到B时电场力做的功： 质量为m的物体沿直线AB移动到B时重力做的功： 一、静电力做功的特点 W1=W2=mg.AB.cosθ W1=W2=Eq.AB.cosθ=Eq.AM 利用极限思想 利用类比思想、极限思想 结论： 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。 (对于非匀强电场也适用) 例1.如图，在电场强度为60 N/C的匀强电场中有A、B、C三个点，AB为5 cm，BC为12 cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向的夹角为60°。将电荷量为4×10-8 C的正电荷从A点移到B点，再从B点移到C点，静电力做了多少功？若将该电荷沿直线由A点移到C点，静电力做的功又是多少？ M 若沿直线由A点移到C点 正电荷从A点移到B点，再从B点移到C点 二、电势能 重力做功与重力势能的关系 电场力做功与电势能的关系（应用类比思想） 1.定义：电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。 二、电势能 2.电场和做功和电势能的关系 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加 4.电势能的特点：（1）系统性：电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的。（2）相对性：相对于零势能面而言的。 3.量性 （1）标量：但有正负之分 （2）零电势点：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。 例2.（多选）下列说法中，正确的是： A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加 B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加 C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加 D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加 答案:BC 例3.将带电荷量为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，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？ (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？ 解析：(1)WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5)J＝－1.8×10－5J. 可见电势能增加了1.8×10－5J. (2)如果规定A点的电势能为零，由公式得该电荷在B点的电势能为 EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J. 同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5J. 电势：描述电场的能的性质的物理量。 那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？ 也就是说，比值EpA/q的大小与试探电荷的正负及电量q均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质。 取O点的电势能为零, 则: EPA = q E L COSθ A L O θ E + 三、电势 三、电势 2. 公式: 3. 单位: 伏特 符号为V 1 V = 1 J/C 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 1. 定义: 4.理解： （1）相对性：某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。 （2）固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。 （3）量性为标量，但有正负之分。计算时EP,q, 都带正负号。 三、电势 例4.如果把q＝1.0×10－8C的电荷从无穷远处移到电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4J，那么： (1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？ (2)q在移入电场前A点的电势是多少？ 解析：(1)电场力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，电势能的变化量等于电场力做的功，W＝EpA－Ep∞. 所以EpA＝W＝1.2×10－4 J，φA＝＝ V＝1.2×104 V. (2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q移入电场前，A点的电势仍为1.2×104 V. 答