10.1 电势能和电势 课件5-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

A B E + q F 一个正电荷在电场中只受静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点时，静电力做了正功WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。 想一想 什么形式的能量 动能 静电力做功 第十章 静电场中的能量 §10.1 电势能和电势 在电场强度为E的匀强电场中任取A、B两点，AB的连线长度为l，与电场强度的方向夹角为θ。把带正电的试探电荷从A点移动的B点,若试探电荷的电荷量为q，计算下面几种情况下静电力对电荷所做的功： (1)把q沿直线AB从A点移动到B点; (2)把q沿折线AMB从A点移动到B点。 (3)把q沿任意曲线ANB从A点移动到B点。 做一做 N + q F M A B E + q F + q F q 一、静电力做功的特点 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。 此结论对于非匀强电场也是适用的! M A B E + q F + q F N + q F 例1.在电场强度为E的水平匀强电场中，有一半径为R的光滑半圆形轨道，将一个质量为m、电荷量为+q的小球(可以看做质点)从与圆心O点等高的A位置无初速度释放，重力加速度为g，求： (1)小球运动到轨道最低点B时的速度大小。 (2)小球在B位置时受到轨道的支持力大小。 E A B R O + q A B E + q F 什么形式的能量 动能 静电力做功 电势能 重力做功与重力势能 二、电势能(EP) 1.概念： 电荷在电场中具有的势能。 2.静电力做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 M A B E + q F N 当WAB>0时，EpA> EpB，表明静电力做正功，电势能减少。 当WAB<0时，EpA < EpB，表明静电力做负功，电势能增加。 电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置过程中静电力做的功。 零势能点通常取——离场源电荷无限远处或者大地。 3.电势能的大小 M A B E + q F N (1)电势能是标量，但有正负之分 说明 (2)电势能是相对的，其正负与零势能面的选取有关 (3)电势能是电场与电荷构成的系统共同具有的 (4)一般来说同一电荷在电场中的不同位置电势能不同 负电荷从A点移到B点时，静电力做负功，电荷的电势能增加。 正电荷从A点移到B点时，静电力做正功，电荷的电势能减少。 尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异 存在两种电荷！ E A B v0 【思考与讨论】甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的垂直平分线，O是连线中点。 （1）在甲图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？ （2）在乙图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？ 例2.将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10-5J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10-5J的功，则 (1)该电荷从A移到B，再从B移到C的过程中，电势能共改变了多少？ (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？ 在电场强度为E的匀强电场中，A、B之间的连线的长度为l，与电场强度方向的夹角为θ，设电荷在O点的电势能为零，那么带电荷量为q的电荷1在A位置的电势能是多少？带电荷量为nq的电荷2在A位置的电势能是多少？ 想一想 A O E l 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 2. 公式: 3. 单位: 1 V = 1 J/C 三. 电势(φ) 1. 定义: 伏特,符号为V, 4. 特点: (1)相对性 (2)电势是标量 一般取无限远处或大地的电势为0。 E + q v 正电荷沿着电场线方向移动，静电力对它做正功还是负功？其电势能是增加还是减少？沿着电场线方向电势是增加还是降低？ 想一想 5. 与电场线关系: 沿电场线方向电势逐渐降低 电势和电场强度的比较 例3.如图，匀强电场的电场强度E=40N/C，A、B、C是电场中同一条电场线上的三个点，相邻两个点之间的距离d=20cm。 (1)把电荷量q=-3×10-6C的试探电荷分别从A移到B，B移到C，电场力做功多少？ (2)若设该试探电荷在C点的电势能为零，则它在A、B点的电势能分别是多少？ (3)若设C点为零势点，则A、B两点 电势分别是多少？ A B E CV A C 拓展 1.电势高低的判断方法 (1)依据电场线方向：沿电场线方向电势逐渐减低 (2)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。 (3)依据电势能的高低：正电荷在电势