10.1 电势能和电势(第1课时)课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

2024/5/28 1 物理组 人教版物理必修三第十章《静电场中的能量》 第一节 电势能和电势(第1课时) 高一物理组 邱鹏 山东省聊城市水城中学 2024/5/28 2 物理组 温故知新 重力做功的特点（A→B） WG＝mgh1－ mgh2 定义:重力势能Ep＝mgh 重力做的功等于重力势能的减少量 重力势能:等于将物体由该点移至零势能点重力所做的功。 山东省聊城市水城中学 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？ 山东省聊城市水城中学 2024/5/28 4 物理组 静电力做功的特点 山东省聊城市水城中学 2024/5/28 5 物理组 M E A B θ + q F 问题1：将正的检验电荷q从A沿直线移至B，求电场力的功 W = F·|AB| cosθ = q E·|AM| 山东省聊城市水城中学 2024/5/28 6 物理组 对AM: W1 = q E ·|AM| 对MB: W2 = 0 对全程: W = W1 + W2= q E·|AM| M E A B θ + + q F 问题2：将正的检验电荷q从A沿折线移至B，求电场力的功 山东省聊城市水城中学 2024/5/28 7 物理组 问题3：将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力的功 W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM| W1 = q E ·x1 W2 = q E ·x2 W3 = q E ·x3 … … … … x1 + x2 + x3 +…=? M ө E A B + q F E A B + q F + q F + q F + q F M x1 x2 x3 Q P F Δd 山东省聊城市水城中学 2024/5/28 8 物理组 静电力做功的特点 总结：在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。 (对于非匀强电场也适用) 山东省聊城市水城中学 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 静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电势能的变化 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 山东省聊城市水城中学 2 .电场力做功和电势能的关系 （1）当WAB>0，则EpA>EpB,表明电场力做正功，电势能减小； （2）当WAB<0，则EpA<EpB, 表明电场力做负功，电势能增加。 WAB=EpA-EpB E A B + q F O 1.定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用符号EP表示。 电势能 山东省聊城市水城中学 3.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关； 4.电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有。 5.电势能是标量。 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0。 多远算“无限远” 呢？ q Q 我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。 电势能的性质 山东省聊城市水城中学 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。 电势能的大小 山东省聊城市水城中学 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 山东省聊城市水城中学 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 山东省聊城市水城中学 BD F 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 山东省聊城市水城中学 将不同质量的物体从地面搬到楼顶，重力势能的变化不同，但是楼顶的“高度”是一定的。 将质量m的物体提升h高度，重力势能增加mgh；将质量为2m的物体提升h高度，重力势能增加2mgh；将质量为3m的物体提升