第一节 电势能和电势（课件）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

第十章 静电场中的能量 人教版 必修三 第一节 电势能和电势 问题引入：如图，小球在重力的作用下运动一段位移，小球的重力做了功，重力势能减少，小球的动能增加了。小球在匀强电场中做类似的运动，由于静电力做功，动能也会增加。那是什么能量减少了呢？ 由于静电力做功，小球动能增加。减少的能量应该与静电力做功有关。静电力做功有哪些特点？ 问题1：在图甲中，将试探电荷＋q沿直线AB由A移动到B，静电力做的功是多少？ WAB＝F·|AB|cosθ＝qE|AM|。 问题2：在图甲中，将试探电荷＋q沿折线AMB由A移动到B，静电力做的功是多少？ 将试探电荷＋q沿直线AM由A移动到M，静电力做的功为：WAM＝qE|AM|，由M移动到B静电力不做功，所以，沿折线AMB由A移动到B静电力做的功仍然是WAB＝WAM＋0＝qE|AM|。 问题3：在图乙中，将试探电荷＋q沿曲线ANB由A移动到B，静电力做的功是多少？ 可以把曲线ANB上的运动看成由无数个极细小的如甲图中的折线运动组成，只有＋q沿平行于电场线方向运动时静电力做功，而这些平行于电场线方向的位移之和为|AM|，故试探电荷所受静电力做的功仍然为qE|AM|。 由以上探究可以得出什么结论？ 静电力做的功跟路径无关，只取决于始末位置。 1．静电力做功的特点（1）静电力做的功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，这是静电力做功的特点，与重力做功特点相似。（2）不管电场是否为匀强电场，静电力做的功都只与电荷的始末位置有关，与电荷经过的路径无关。 一、静电力做功的特点 一、静电力做功的特点 2．静电力做功正负的判断方法 (1)根据静电力方向和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，静电力做正功；夹角为钝角，静电力做负功。(2)根据动能的变化情况判断(粒子只受静电力作用)：若粒子的动能增加，则静电力做正功；若粒子的动能减少，则静电力做负功。 例1 如图所示，在电场强度为E的匀强电场中有间距为l的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷，静电力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，静电力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，静电力做的功W3＝________。由此可知，电荷在电场中移动时，静电力做功的特点是__________________________。 答案：qElcosθ　qElcosθ　qElcosθ　 与路径无关，只与初、末位置有关 电场力做功和重力做功有什么相同之处？ 静电力做功引起什么能的变化？ 静电力做功和重力做功都与路径无关。 静电力做功引起电势能的变化。 二、电场力做功与电势能的关系 重力对物体做正功，重力势能减少； 重力对物体做负功，重力势能增加；且WG＝Ep1－Ep2。 静电力做正功时，电势能减少； 静电力做负功时，电势能增加；且WAB＝EpA－EpB。 重力做功与重力势能变化的关系是什么？由此猜测静电力做功与电势能变化的关系是什么？ 静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值。怎样才能确定电荷在电场中某点的电势能呢？ 把电场中某点的电势能规定为零 若规定电荷在B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能等于WAB。 也就是说，电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功。 通常规定什么地方电势能为零呢？ 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的电势能规定为零。 相反的 在同一电场中，同样从A点到B点，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是什么关系呢? 在正负电荷产生的电场中，正负试探电荷在其中的电势能有什么特点？ 在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负；在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点的电势能都为正。 1.定义：由于移动电荷时静电力做功均与路径无关，电荷在电场中具有势能，这种势能称为电势能，符号是EP。 三、电势能 2.性质：(1)系统性：电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的，习惯上说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。(2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的参考点即零势能位置有关。确定电荷在电场中某点的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能位置。(3)标量性：电势能是标量，有正负但没有方向。电势能为正值表示电势能大于在参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于在参考点的电势能。 例3.如图，在点电荷+Q形成的电场中，AD、BC是以Q为圆心的两段圆弧，正点电荷q沿A→B