10.1 电势和电势能 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

电势和电势能 电场中的能量 一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动? E + 1.什么力做功使物体的动能增加？ 2.什么形式的能转化为试探电荷的动能？ 1 电势和电势能 1 静电力做功的特点 B M A F ө q 把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？ + 甲 乙 丙 电势和电势能 静电力做功与路径无关,由初末位置来决定。 重力做功特点 ▲ 1 静电力做功的特点 电势和电势能 2 电势能 A B E + v A B E + v 电荷在电场中也具有势能，这种势能叫电势能。 电势能符号： Ep 电势和电势能 2 电势能 1、电势能是相对的，与零电势能面有关 电势能为负表示电荷在该处的电势能比选取的 势能零点的电势能还要小 2、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性 3、电势能是标量 几点注意 电势和电势能 2 电势能 重力势能和电势能的类比 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 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 W重 = EP初-EP末 W电 = EP初-EP末 电势和电势能 3 命题点 电场能的性质的理解 1.电势高低的四种判断方法 (1)依据电场线方向：沿电场线方向电势逐渐降低. (2)依据电场力做功：根据UAB＝ ，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低. (3)电荷的正负：取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低. (4)依据电势能的高低：正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低. 电势和电势能 3 命题点 电场能的性质的理解 2.电势能大小的四种判断方法 (1)做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大. (2)电荷电势法：正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大. (3)公式法：由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式进行判断. (4)能量守恒法：在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大时，电势能减小，反之电势能增大. 电势和电势能 3 例2 (多选)(2018·全国卷Ⅰ·21)图1中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2 V.一电子经过a时的动能为10 eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6 eV.下列说法正确的是 A.平面c上的电势为零 B.该电子可能到达不了平面f C.该电子经过平面d时，其电势能为4 eV D.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍 图1 √ √ 电势和电势能 3 例2 小贴士：电场中哪些情况是可以忽略重力的？ 1微观粒子，如：电子，质子，中子，中微子，氢原子核，氦原子核..... 2.题中特意强调了不计重力 3.α,β,γ射线 宏观物体，如小液滴,尘粒,带电小球等是需要考虑重力的 当然具体问题要具体分析。另外,当前的高考模式下一般都会明确的给出要不要考虑重力 电势和电势能 3 例2 解析　因等势面间距相等，由U＝Ed得相邻虚线之间电势差相等，由a到d，－eUad＝－6 eV，故Uad＝6 V；各虚线电势如图所示，因电场力做负功，故电场方向向右，沿电场线方向电势降低，φc＝0，A项正确； 因电子的速度方向未知，若不垂直于等势面，如图中实曲线所示，电子可能到达不了平面f，B项正确； 经过d时，电势能Ep＝－eφd＝2 eV，C项错误 电势和电势能 3 变式 (多选)(2016·全国卷Ⅰ·20)如图2所示，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称.忽略空气阻力.由此可知 A.Q点的电势比P点高 B.油滴在Q点的动能比它在P点的大 C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小 √ 图2 √ 电势和电势能 3 变式 解析　由于油滴受到的电场力和重力都是恒力，所以合外力为恒力，加速度恒定不变，D选项错误； 由于油滴轨迹相对于过P的竖直线对称且合外力总是指向轨迹弯曲内侧，所以油滴所受合外力沿竖直向上的方向，因此电场力竖直向上，且qE>mg，则电场方向竖直向下，所以Q点的电势比P点的高，A选项正确； 假设油滴从P点运动到Q点，当油滴从P点运动到Q点时，电场力做正功，电势能减小，C选项错误； 假设油滴从P点运动到Q点，当油滴从P点运动到Q点的过程中，合外力做正功，动