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

10.1 电势能和电势 第十章 静电场中的能量 第一课时 电势能 想 一 想 一个正电荷在匀强电场中只受到静电力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。 从能量转化的角度，同学们可以展开哪些思考呢？ F 动能定理：该电荷的动能增加了WB 能量守恒定律：某种形式的能量减少了WAB 这是一种什么形式的能量呢？ 静电力做功 动能 研究思路 从做功角度研究能量是我们常用的思路，静电力做功有什么特点呢？ 重力——重力做功与路径无关 滑动摩擦力——滑动摩擦力做功与路径有关 问题：静电力对电荷做功与电荷的移动路径是否有关系？ 一、静电力做功的特点 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点移动到B点，若试探电荷的电荷量为q，计算下面两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。 B M A F ө q W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM| + 甲 乙 丙 沿甲路径电场力做功: 沿乙路径电场力做功: W乙= qE·|AM|+0= qE·|AM| q所受的静电力： 把q沿任意曲线丙从A点移动到B点静电力所做的功？ E E +q A B M 沿丙路径电场力做功: 沿任意路径电场力做功: W任意=qE·|AM| 丙 “微元法” ∆d AM是电荷在初、末位置移动时沿电场线方向上的距离 在电场中不论电荷经由什么路径从A点移动到B点，静电力所做的功都是一样的。因此，在电场中移动电荷时，静电力所做的功只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。 一、静电力做功的特点 1.在匀强电场中，静电力做的功为：W＝qE·d，其中d为沿电场线方向的位移。 注意： 特点： 2.其它静电场中也适用。其它静电场中静电力做功的多少可用 W＝E平qd 来定性粗略分析，其中E平为平均电场强度。 类比：重力做功 重力做功特点 定义重力势能Ep=mgh 重力做的功等于重力势能的减少量。 WG=－∆Ep F 这是一种什么形式的能量呢？ 静电力做功 动能 静电力所做的功与电荷的路径无关 重力做功特点：与路径无关. 重力做功引起相应重力势能的变化 匀强电场中电场力做功也与路径无关 类比：电荷在静电场中由于位置而也会具有能量---- 电场力做功也会引起相应势能的变化 物体在重力场中由于在某个位置具有能量----重力势能。 电势能 二、电势能 1、电势能：电荷在电场中具有的势能（符号：EP） （由于受到电场力而具有的与位置有关的势能） 2、单位：焦耳（J)； 电场力做功和电势能变化关系如何？ 3、电势能变化：∆Ep=EpB-EpA 重力做功和重力势能变化关系： 4.电场力做功和电势能变化关系： 电场力做功和电势能变化关系 A B E v A B E v 正电荷从A点移到B点时,静电力做 正功 ,动能增加，电荷的电势能减少.（EPA>EPB） 负电荷从A点移到B点时, 静电力做正功还是负功？电荷的电势能怎么变化？ 正电荷从A点移到B点时,静电力做正功还是负功？电荷的电势能怎么变化？ 负电荷从A点移到B点时,静电力做负功,动能减少，电荷的电势能增加.（EPA<EPB） 4.电场力做功和电势能变化关系： F 电场强度为E=3000N/C，AB的连线长度为L=0.1m，正电荷的电荷量为q=1.0×10-9C。 WAB=FL=qEL=3×10-7J 电势能减少了3×10-7J。 WAB=3×10-7J F 电场强度为E=3000N/C，AB的连线长度为L=0.1m，正电荷的电荷量为q=1.0×10-9C。 电荷在B点的电势能为0 EpA=WAB 类比重力势能 EPA=3×10-7J 可以看出，如果规定了零势能的位置，就可以确定电荷在电场中某点电势能的大小 零势能位置的选取是任意的 电场强度为E=3000N/C，AB的连线长度为L=0.1m，正电荷的电荷量为q=1.0×10-9C。 取电荷在A点的电势能为0 WBA=EPB－EPA EPB=WBA=－3×10-7J F F 三、电势能的大小 规定电荷在B点的电势能为0 EpA=WAB=3×10-7J 规定电荷在A点的电势能为0 EpB=WBA=－3×10-7J 零势能位置的选取是任意的,若选择不同的零势能位置，电荷在电场中同一点的电势能的数值可能是不同的。 电势能的数值由电荷与电场中相对于零势能的位置决定的。 电势能具有相对性 F 规定电荷在B点的电势能为0 EpA=WAB=3×10-7J 规定电荷在A点的电势能为0 EpB=WBA=－3×10-7J 选择