10.1 电势能和电势 课件-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第1课 电势能和电势 第十章 静电场 我们知道物体在空中静止释放(只受重力)重力作用下,自由下落,重力做正功,物体的重力势能减小,其高度降低(如图甲);重力做负功,物体的重力势能增大,其高度升高(如图乙)。 一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动? 在电场力作用下电荷做匀加速直线运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加。 + F E 什么能转换为动能的呢? 有能量变化,是什么力在做功? 一.静电力做功的特点 把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功? + A F ө q 甲 乙 丙 沿甲路径电场力做功: W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM| 沿乙路径电场力做功: W乙= qE·|AM| 沿丙路径电场力做功: W丙= qE·|AM| 沿任意路径电场力做功: W任意=qE·|AM| 结论:电场力做功与路径无关,由初末位置来决定. 电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢? 这与什么力做功相似呢? 二、电势能Ep 1. 定义: 电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。 2. 符号: Ep ,单位:焦耳(J) 电场力做功与电势能有什么关系?(类比重力做功与重力势能的关系) 电场力做功与电势能变化的关系 E A B E B A + F - F - F + F v v 设电荷在电场A、B两点所具有的电势能分别为EPA和EPB, 电荷从 A点到B点,电场力对电荷所做的功为WAB。则有: 电场力做正功,电势能减少; 电场力做负功,电势能增加。 例1. 如图所示,在场强 E = 103 N/C的匀强电场中 , 点电荷q = +1 C 从 A 移动到 B , AB 相距 L = 1 m , 电场力做功为多少 ? 电势能如何变化? 电势能减少103J 那么电荷在B 点具有的电势能多大? + A B F 在理解电势能时,我们大可以用重力势能来理解,下面我们看这道问题: mg A B 重力势能为负表示的物理意义是什么? 1. 电势能是相对的,与零电势能面有关。 2. 零电势能位置是任意的,通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上电势能规定为零。 3. 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 4. 电势能是电荷和电场所共有的,具有系统性。 5. 电势能是标量,但是有正负。 电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小。 6、电场力做多少功电势能就改变多少,电荷在只受电场力作用的情况下,电势能和动能相互转化,而他们的总量保持不变 重力势能和电势能类比 重力场中,重力:地球和物体之间存在的吸引力 电场中,电场力:电荷之间的作用力 有重力就有重力势能Ep= mgh 有电场力就有相应的能,叫电势能EP Ep由物体和地面间的相对位置决定 EP由电荷间的相对位置决定 W重 = EP1 ─ EP2 W电 = EPA ─ EPB 重力做功,重力势能改变 重力做正功,重力势能就减少 重力做负功,重力势能就增加 电场力做功,重力势能改变 电场力做正功,重力势能就减少 电场力做负功,重力势能就增加 例2. (多选)一个电荷只在电场力作用下从电场中的 A点移到 B点时,电场力做了 5×10-6 J的功,那么 ( ) A. 电荷在 B 处时将具有 5×10-6 J 的电势能 B. 电荷在 B 处将具有 5×10-6 J 的动能 C. 电荷的电势能减少了 5×10-6 J D. 电荷的动能增加了 5×10-6 J CD EPC= ─1.2×10−5 J EPA= ─3×10−5 J 例3.将带电量为 6×10-6 C的负电荷从电场中的A 点移到B点,克服电场力做了3×10─5 J的功,再从B移到C,电场力做了1.2×10─5 J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? (3)如果规定B 点的电势能为零,则该电荷在A 点和C 点的电势能分别为多少? EPB = 3×10−5 J EPC=1.8×10−5 J 第一课时结束 1、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 巩固练习 2. 如图所示,实线为某电场中的电场线,虚线为一带电粒子运动的轨迹,则下列说法错误的是 ( ) A. 粒子带负电 B. 粒子在 A点具有的电势能 EPA 小于粒子在 B点具有的电势能 EPB C. 粒子在 A点具有的动能 EKA 小于在B点具有的动能 EKB D. 粒子在 A点的加速度小于在 B 点的