9.4 电势能 电势（1）电场力做功和电势能之间的关系 课件-2022-2023学年高二上学期物理沪科版（2020）必修第三册

高中物理 必修三 第九章 静电场 第四节 电势能 电势（1） 电场力做功和电势能之间的关系 城市上空的闪电 蕴含着巨大的能量 2 能量 重力势能 动能 机械能 ··· 重力做功 合外力做功 除重力之外的力做功 功 3 F电 A B +q E x 带正电荷的微粒（忽略重力）仅在匀强电场中受到电场力作用下从A点移动到B点。 动能定理：合外力做功=WAB动能改变量 动能增加 能量守恒定律：某种能量减少了WAB 4 F电 A B +q E x 带正电荷的微粒（忽略重力）仅在匀强电场中受到电场力作用下从A点移动到B点。 是什么形式的能量呢？ 动能增加 必定和电场有关 5 一、电场力做功的特点 按照做功是否与路径有关 做功与路径有关 保守力 耗散力 做功与路径无关 例如：重力、万有引力 例如：摩擦力 那电场力该归于哪一类呢？ 6 一、电场力做功的特点 A B h A 重力做功只与处末位置高度差有关系 B d E Eq +q mg C 沿着AB 沿着AC，CB 重力做功与路径无关 7 一、电场力做功的特点 A B h A d Eq +q E 重力做功只与处末位置高度差有关系 重力做功与路径无关 微元法 电场力做功与路径无关 B C mg 8 一、电场力做功的特点 A B d Eq +q E 在匀强电场中不论电荷经由什么路径从A点移动到B点，静电力所做的功都是一样的。因此，在电场中移动电荷时，静电力所做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 其他静电场也是适用的 电场力是保守力 类比 9 二、电场力做功与电势能之间的关系 即重力做功等于重力势能的减少量。 动能增加 B h A mg hB hA 重力做功和重力势能之间有什么关系？ 10 A B d Eq +q E 是什么形式的能量呢？ 动能增加 电场力做功等于 电势能 的改变量 因此，电荷在电场中也具有势能 这种势能就叫做电势能 是标量，通常用符号 Ep 表示 单位是焦耳，符号 J。 二、电场力做功与电势能之间的关系 11 B h A mg hB hA 重力做功为-mgh，重力势能增加mgh 重力做功为mgh，重力势能减少mgh 功是能量变化的量度 即重力做功等于重力势能的减少量。 二、电场力做功与电势能之间的关系 12 A B d Eq +q E 电场力做功为-Eqd ，电势能增加Eqd 电场力做功为Eqd，点势能减少Eqd 功是能量变化的量度 即电场力做功等于电势能的减少量。 若 为正值， 电势能减少 若 为负值， 电势能增加 二、电场力做功与电势能之间的关系 13 示例1 带正电荷的微粒（忽略重力）仅在E =3000N/C的匀强电场中受到电场力作用下从A点移动到B点，距离为0.1m，电荷q=+1.0×10-9C。求电场力做功。 电势能减少3×10-9J 那电荷在A点的电势能是多少呢？ 3×10-9J？？？ A B d Eq +q E 14 三、电势能的大小 B h A mg hB hA 请分别写出以下情况小球A点的重力势能： 重力势能与零势能面选取有关 以A点为零势能面， 以B点为零势能面， 要指明零势能面的位置 理论中： 应用中： 无穷远处为零势能面 地球表面为零势能面 15 A d Eq +q E 请分别写出以下情况小球A点的电势能： 重力势能与零势能面选取有关 以A点为零势能面， 以B点为零势能面， 电荷 q 在电场中某点的电势能在数值上等于把此电荷从该点移动到电势能为零处电场力所做的功 三、电势能的大小 16 A d Eq +q E 选择不同的零势能位置电荷从A到B，电势能的变化量会不同吗? 电势能和重力势能一样只有相对物理意义 重力势能和电势能的变化量才有绝对物理意义 要指明零势能面的位置 理论中： 应用中： 无穷远处为零势能面 地球表面为零势能面 三、电势能的大小 17 重力势能是物体和地球这一体系所共有的 A d Eq +q E 电荷的电势能是该电荷和场源电荷所共有的 三、电势能的大小 18 示例2 如图所示，电荷在电场中从A向B移动时，静电力做什么功? E A B A B E 正电荷：静电力做正功 负电荷：静电力做负功 正电荷：静电力做负功 负电荷：静电力做正功 19 重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和物体之间万有引力 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 电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加 电场力作功，电势能改变 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 WG = EP1-EP2 W电 = EPA-EPB 尽管重力做功