10.1电势能和电势 课件---2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第三册

第十章　静电场中的能量 1　电势能和电势 1 1 知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化之间的关系。 2 理解电势能、电势的概念及电势和电势能的相对性。 3 掌握电势能的计算方法。 4 会判断电场中两点电势的高低。 重点 重难点 重点 重点 E A B 一个正电荷在从A点运动到B点，静电力F做了正功WAB，该电荷动能增加了WAB 。在该过程中，是否有另外一种能量减少了？ 这是什么能量？ F + 观察与思考 静电力做功的特点 重力做功 运动路径无关 匀强电场中，电场力与重力相似， 电场力做功是否有相似的特点？ 观察与思考 如图所示，正试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，仅在静电力作用下从A移动到B. (1)若q沿直线(图甲)运动，静电力做的功为多少？ (2)若q沿折线(图甲)AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ (3)若q沿任意曲线ANB(图乙)从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ (4)由此可得出什么结论？ 观察与思考 如果不是沿直线运动呢？ 路径一：沿直线AB运动 路径二：沿折线AMB运动 电场力垂直速度，不做功 结论： 以上两种不同路径中静电力对q所做的功一样 沿直线 WAB=F cosθ·|AB|=qE·|AM| 全过程做功 WAB=qE ·|AM|+0=qE·|AM| M A B θ +q F +q F 匀强电场 E 观察与思考 … … … … x1 + x2 + x3 +…= ? 由以上的推导我们发现了什么? M θ E A B +q F E A B +q F F M x1 x2 x3 W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM| W1 = qE ·x1 W2 = qE ·x2 W3 = qE ·x3 沿曲线 |AM| 说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关. 推广：非匀强电场也适用. F F 观察与思考 电势能 电势能Ep 重力做功 把重力势能转化为动能 类比 电场做功 把电势能转化为动能 (1)分析正电荷只在静电力作用下从A→B运动(图甲)和从B→A运动时(图乙)静电力做功情况、动能和电势能的变化. 从A→B静电力做正功，动能增加，电势能减少 从B→A静电力做负功，动能减少，电势能增加 A B 思考与讨论 (2)参考重力做功与重力势能变化的关系总结静电力做功与电势能之间有什么关系. WAB＝EpA－EpB， ΔEp＝EpB－EpA 静电力做的功等于电势能的减少量. WAB＝－ΔEp 思考与讨论 A B A B 观察与思考 思考与讨论 (3)如果规定B点为零势能位置，若电荷从A移动至B静电力对电荷做功为WAB，则电荷在A点电势能是多少？你能得出什么结论？ 由WAB＝EpA－EpB＝EpA－0得EpA＝WAB. 结论：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. A B 观察与思考 1.定义：电荷在电场中具有的势能，是与位置有关的物理量。符号：Ep. 2.静电力做功与电势能变化之间的关系： (1)WAB＝ EpA－EpB. (2)静电力做正功，即WAB>0 ，电势能减少； 静电力做负功，即WAB<0 ，电势能增加. 3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功。 电势能Ep 4.注意： (1)标量：正负值表示电势能大小. (2)系统性：电荷与电场共有的能量. (3)相对性：通常以离场源电荷无限远或地面为零势能面. 电势能Ep 1.将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5 J的功，则： (1)该电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中，电势能共改变了多少？ 答案　见解析 负电荷从A点移到C点，静电力做的功WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J，即电势能增加1.8×10－5 J 导练 (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？ 答案　见解析 WAB＝EpA－EpB＝－3×10－5 J， 又EpA＝0，则EpB＝3×10－5 J WAC＝EpA－EpC＝－1.8×10－5 J， 又EpA＝0，则EpC＝1.8×10－5 J 导练 电势 在如图所示电场强度为E的匀强电场中，取O点为零电势点，A点距O点的距离为L，AO连线与电场强度负方向的夹角为θ. (1)电荷量分别为q、－q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为多少？ 由题意知EpO＝0，根据WAO＝EpA－EpO 电荷量为q的试探电荷从A点到O点静电力做的功为WAO＝qELcos θ 电荷量为q的试探电荷在A点的电势能EpA＝q