10.1 电势能和电势 课件-2021-2022学年人教版（2019）高中物理必修第三册

电势能和电势 郭雪鹏 临泉一中 1 1 静电力对电荷做功吗？电荷动能如何变化？ 电场对电荷做功，说明电场具有能量.如何描述电场的能量？电场的能量有何特点？ 2 问题：必修二教材是如何引入重力势能的？ 重力做功与路径无关； 重力做功等于重力势能的减少量. WG=EPA-EPB 3 mg A B 一、静电力做功特点 问题1：负电荷沿直线AB从A到B，如何计算静电力做功？ W =-F·|AB|cosθ =-F·|AM| 4 A B E θ F M 问题2：沿路径A→M→B，静电力对电荷做多少功？ A→M，W1=-F·|AM| M→B，W2=0 ∴W=W1+W2= =-F·|AM| 5 A B E ② θ F M F 问题3：沿路径A→p→B，静电力对电荷做多少功？ 从A→p， W1=-F·Apcosθ 从p→B， W2=-F·pBcosα W=W1+W2= -F·(Apcosθ+pBcosα)=-F·|AM| 6 A B E θ F M P α 问题4：电荷沿曲线从A到B,如何计算静电力做功？ ΔWi=-F·Δscosθi =-F·Δxi W =ΣΔWi=Σ (-F·Δxi) =-F·Σ Δxi =-F·|AM| 7 A B E M Δs θi Δxi 在匀强电场中移动电荷，静电力做功只由电荷初、末位置决定，和电荷经过的路径无关. 可以证明，上述结论对其他静电场均成立，即在静电场中移动电荷，静电力做功与电荷运动的路径无关，只由起始和终点位置决定. 8 二、电势能 电势能 静电力做功与路径无关，从而可以在电场中引入势能.电荷在电场中具有的势能叫电势能(Ep)。 思考：电荷由静止从A到B，动能如何变化？电势能如何变化？ 9 A B F 10 电场力做功与电势能变化量的关系 静电力做功等于电势能的减少量 W=Ep初-Ep末 令ΔEp=Ep末-Ep初， W=-ΔEp ΔEp是电势能的变化量(或增加量) 10 由W=Ep初-Ep末可知，若将电荷从初位置移动到电势能零位置，则有 Ep初=W 表明：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力做的功. 通常规定离电荷无穷远处电势能为零. 11 【例题1】匀强电场E 中AB两点相距为l。规定电荷在A点电势能为零.求正电荷q在B点的电势能. 负电荷-q在B点的电势能是多少？ 电势能与电荷有关吗？ 12 A B E 三、电势 电势能属于电荷和电场组成的系统共有，电势能这一物理量不能描述电场的性质，电势能与移动电荷的电量和电性都有关系。 不难发现，电势能与电荷量q的比值只由场源电荷决定，描述了电场的性质。 13 电势：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值叫做该点的电势。 单位：伏特 V 1V=1J/C 标量 电势的正、负值均是相对于电势零点而言的. 14 φ = Ep q 正电荷，q取正值 负电荷，q取负值 问题1：正电荷q从B到A，静电力对电荷做什么功？ 问题2：正电荷在哪一点的电势能大？ 问题3：哪一点的电势大？ 问题4：若移动的是负电荷，哪一点的电势大？ 15 A B E 课堂小结 静电力做功只由初、末位置决定. 电荷在电场中具有的能量称为电势能. 静电力做功等于电势能的减少量. W=Ep初-Ep末=-∆Ep 电势 选定好电势零点，电场中各点电势取唯一值. 沿着电场线方向电势降低. 16 (q带正负号) 作业 “练习与应用”第1题、第6题 17 点电荷电势能 电势能零位置选取在无限远处 18 ＋ Q O q r r1 r2 r3 1 2 3 …… 电势能零位置选取在无限远处 式中Q、q为电荷带电量.若Q为正电，取正值；Q为负电，取负值.q为正电，取正值；q为负电，取负值. 19 ＋ Q O q r 点电荷电势 20 ＋ Q r A φA > 0 -Q r A φA < 0 电势降低 电势降低 沿着电场线方向电势降低 φ r 正点电荷 φ r 负点电荷 $