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

第十章 静电场中的能量 1 电势能和电势 一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动? E 在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加. + F 什么能转换为动能的呢? 电场中的能量 地球 负电荷 m +q 用类比法研究电场中的能量的性质 重力场 电场 mg qE 场方向 场方向 地球附近的重力场跟负电荷的电场相似 1、功的计算： 2、重力做功的特点： (1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定. (2)重力做功WG与重力势能变化的关系 (3)重力势能:等于将物体由该点移至零势能点重力所做的功。 重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加 3、功是能量转化的量度。 (4)重力势能是相对的,须选定零势能参考面 复习回顾 用类比法研究电场能的性质 重力场 电场 类 比 1.与路径无关,由初末位置的高度差来决定。 1.静电力做功与电荷经过的路径关系如何？？？ 2.重力做功WG与重力势能变化的关系： 3.重力势能:等于将物体由该点移至零势能点重力所做的功。 2.静电力做功W电与电势能变化的关系如何？？？ 3.某一点电势能如何规定？？？ M 探究：静电力做功有什么特点? E W = qE·|AB| cosθ = qE·|AM| 1.将电荷q从A沿直线移至B: A B ө + q + q F 2.将电荷q从A沿折线移至B: W1 = qE ·|AM| W2 = 0 W = W1 + W2= qE·|AM| M ө E A B + q F + q F 3.将电荷q从A沿曲线移至B: M ө E A B + q F E A B + q F + q F + q F + q F W = W1 + W2 + W3 +… = qE·|AM| W1 = qE ·x1 W2 = qE ·x2 W3 = qE ·x3 … … … … M x1 + x2 + x3 +…=? x1 x2 B M A F ө q + 甲 乙 丙 沿甲路径电场力做功: 沿乙路径电场力做功: 沿丙路径电场力做功: 沿任意路径电场力做功: W任意=qE·|AM| 静电力做功与路径有什么关系? W丙=qE·|AM| W乙=qE·|AM| W甲=qE·|AM| 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路径无关,只与电荷的起始位置和终止位置有关。 此结论对于非匀强电场也适用 一.静电力做功的特点 （小结） 静电力做功与路径也无关 重力做功与路径无关 物体在地面附近具有确定的重力势能 电荷在电场中也应该具有势能 电势能 用类比法研究电场能的性质 重力场 电场 类 比 1.静电力做功与电荷经过的路径无关,只与电荷的起始位置和终止位置有关。 2.静电力做功W电与电势能变化的关系如何？？？ 1.与路径无关,由初末位置的高度差来决定。 2.重力做功WG与重力势能变化的关系： 3.重力势能:等于将物体由该点移至零势能点重力所做的功。 静电力对电荷做正功，电荷的电势能减小 静电力对电荷做负功，电荷的电势能增大 静电力做的功等于电势能的减少量 思考：怎样求电荷在电场中某位置时具有的电势能？（比如求图中电荷在A点的电势能） ②电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。 ①电势能与重力势能一样，具有相对性。要想求电荷在电场中某点具有的电势能必须先规定零电势能点。 M E A B ө + q + q F 比如：规定电荷在B点的电势能为零 １、定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。 二、电势能 2、符号：Ep 标量 3、电场力做的功与电势能变化的关系 静电力做的功等于电势能的减少量 4、电势能具有相对性 6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性 （小结） 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 电场力做功，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 = Ep1-Ep2 W电 = EpA-EpB 思考：电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能”呢？ A 0 l θ E - 该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量，故其可衡量电场的性质。 设Ep0 =0，从A到O过程中 零势能参考点