10.1 电势能和电势 课件-2021-2022学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修三

第十章 静电场中的能量 古代，人们用弩来加速箭，箭的速度能达到 10²m/s数量级；后来，人们又在枪膛中用火药加速子弹，子弹的速度能达到103m/s数量级；而现代，人们需要用高速的微观粒子轰击另一微观粒子来进行科学研究，其速度的数量级达到 107m/s，那是怎样加速的呢? 10.1电势能和电势 横县百合完全中学：韦衍虎 18276143537 问题导入 一个正电荷在电场中只受到静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点时，静电力做了正功WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。 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呢? W=Ek2-Ek1 动能定理： 能量转化： 什么能 动能 静电力做功 转化 思考与讨论 重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点? 重力做功： W=mgh h是高度差 静电力做功： W=qEd d是位移 一、静电力做功的特点 M E WAB = F·|AB| cosθ = q E·|AM| ①将试探电荷＋q从A沿直线移至B: A B ө + q + q F=qE 计算带点粒子在匀强电场中运动时电场力做功是多少？ M ө E A B ②将试探电荷＋q从A沿折线移至B: 对AM: 力与位移方向相同WAM = q E ·|AM| 对MB: 垂直无功WMB = 0 对全程: WAB = WAM+ WMB= q E·|AM| + q F=qE + q F=qE ③将试探电荷+q从A沿任意曲线移至B: M ө E A B + q F=qE E A B + q F=qE + q FqE + q W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM| W1 = q E ·x1 W2 = q E ·x2 W3 = q E ·x3 … … … … M x1 + x2 + x3 +…=? x1 x2 我们用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线AB。 微元分割法 B M A F   + 沿直线AB: 沿折线AMB: 沿曲线AB: 沿任意路径静电力做功: W1 = F·|AB| cosθ = qE·|AM| W2 = qE·|AM| W3 = qE·|AM| W任意 = qE·|AM| 在匀强电场中移动电荷时，静电力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。 也适用非匀强电场 Ep 与路径无关 W重力 重力势能 W电 势能 电 二、电势能 如果用WAB表示电荷由A点运动到B点静电力所做的功，EPA和EPB分别表示电荷在A点和B点的电势能，它们之间的关系为 WAB=EPA-EPB W=EP初-EP末 WAB=EPA-EPB 正电荷 静电力是 （阻力，动力） 静电力做功 （正、负) 电势能比较 电势能变化 (增加、减少） A →B B →A 负 正 增加 减小 动力 阻力 EPA>EPB EPA<EPB 同一电场中，在同样的两点间，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的增减是相反。 ①具有相对性 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。 零势能点 离源电荷无限远处 大地表面 若规定EPB=0 则EPA=WAB ，根据功能关系WAB=EPA-EPB =qEd ②具有系统性 重力势能不属于物体 ，而是物体与地球共有。 电势能不属于孤立电荷，是电荷与场源电荷共有。 电场 移动过程中电场力做负功。于是同样规定B为零势能点，A点的电势能变为负的。 ✱电势能与重力势能也有不同点 C 课堂练习 例1∶右图中M、N为电场中某一条电场线方向向右，在线上取两点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。 + q F=qE 三、电势 A l O θ E + 规定电荷在O点电势能为0 则：EPA = qElcosθ A为电场中的任意一点，电荷q在A点的电势能E，等于电荷q由A点移至O点的过程中静电力做的功。 可见，电荷q在任意一点A的电势能E与q成正比。 由电场中该点的性质决定的，与试探电荷本身无关。 电势能 重力势能 电势能 重力势能 EP 电势 电场本身属性 EP=mgh 重力势= =gh 重力场本身属性 EP= q × 电势 EP= m × 重力势 物体 场 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。 1 V = 1 J/C 单位: 伏特(V) 电势 静电力做功 （正、负) 电势能变化 (增加、减少） 电势 正