10.1 电势能和电势 课件-2024-2025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 静电平衡 静电力做功 电势 电势能 目录 CONTENTS 1 3 2 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。动能怎样变化？从能量转化的角度，哪种能量转化为了动能呢？ 问题引入 （1）带电量为q的正电荷在匀强电场中从A沿直线AB运动到B的过程中，静电力做的功为： 一 静电力做功 B A M Eq WAB=Eq·|AM| 1、静电力做功的几种情况 （2）带电量为q的正电荷在匀强电场中从A沿折线AMB运动到B的过程中，静电力做的功为： B A M Eq WAB = WAM +WMB = Eq·|AM|+0 = Eq·|AM| 1、静电力做功的几种情况 （3）带电量为q的正电荷在匀强电场中从A沿曲线运动到B的过程中，静电力做的功为： B A M Eq + WAB = WAM = Eq·|AM| 微元法 1、静电力做功的几种情况 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。 + + 对于非匀强电场也适用 2、静电力做功特点 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 类比：重力做功 重力势能 电势能 功与能量的转化的概念紧密相连 WAB=EpA-EpB 二 电势能 1.定义：电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能量，叫电势能（Ep）。 2.电场力做功和电势能的关系： 当WAB为正值时， EpA>EpB ，电场力做正功，电势能减小； 当WAB为正值时， EpA<EpB ，电场力做负功，电势能增加； WAB=EpA-EpB 3.电势能的特点：（1）系统性：电势能是电荷及对它作用的电场所共有的。 （2）相对性：相对于零势能面而言的。 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。 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。 电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小 4.电势能的大小： 5.电势能是标量： 重力势能和电势能类比 重力势能 电势能 重力：地球和物体之间存在的吸引力 电场力：电荷之间的作用力 有重力就有重力势能 有电场力就有相应的能，叫电势能 由物体和地面间的相对位置决定 由电荷间的相对位置决定 电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加 电场力作功，电势能改变 重力做功，重力势能改变 重力做正功，重力势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 （1）正电荷顺电场线移动，电势能如何变化？ （2）负电荷顺电场线移动，电势能如何变化？ （3）正电荷逆电场线移动，电势能如何变化？ （4）负电荷逆电场线移动，电势能如何变化？ 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 F A F A 【例1】如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么以下结论正确的是(　　) A．把正电荷从A移到B，静电力做正功，电荷的电势能增加 B．把负电荷从A移到B，静电力做负功，电荷的电势能增加 C．把负电荷从A移到B，静电力做正功，电荷的电势能增加 D．不论正电荷还是负电荷，从A到B电势能逐渐降低 B [变式训练1]如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，在电场力和重力作用下沿图中虚线由A运动至B，其能量变化情况是(　　) A．动能减少，重力势能增加，电势能减少 B．动能减少，重力势能增加，电势能增加 C．动能不变，重力势能增加，电势能减少 D．动能增加，重力势能增加，电势能减少 B 【情景1】如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题： （1）分别求出将+1C、+2C、+3C点电荷从A点移到O点电场力做功； （2）若规定O点为零势能面，分别求出三个点电荷在A点的电势能； （3）算出每个点电荷在A点的电势能与其电荷量的比值，并归纳有什么规律？ 由知： 、、 由知： 、、 由知三个电荷在该处电势能与电荷的比值均是-100J/C 思考： 将电荷量为q的正电荷从O移到A，电势能增加Eq|OA|；将电荷量为2q的正电荷从O移到A，电势能增加2Eq|OA|；将电荷量为3q的正电荷从O移到A，电势能增加3Eq|OA| ······ E q F A B 常量与EP及q无关，即与试验电荷无关 反映电场本身的某种性质； 1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与电荷量的比值。 2.公式： 3.单位：伏特 符号为V 1 V = 1 J/C （1）相对性：某点电势的大小是相对于零点电势而言的。 （2）固有性：某点电势的大小是由电场本身性质决定的。 （3）标量性：有正负之分。计算时Ep、q 要带上正负号。 4.性质： 三 电势 理解电势的相对性： 【情景2】如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题： （1）求出将+1C点电荷从A点移到B点电场力做功； （2）若规定B点为零势能面，求出该点电荷在A点的电势能； （3）算出A点的电势，与上一例题中以O为零势能面时A点的电势相同吗？说明什么问题？ 由知： 由知： 由知A点的电势为+100V 而以O点为零势能面时，A电势为-100V。 【情景3】 如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题： （1）求出将+1C点电荷从B点移到O点电场力做功； （2）若规定O点为零势能面，求出点电荷在B点的电势能； （3）出B点的电势，并与A点的电势对比，分析沿电场线方向电势如何变化？ 由知： 由知： 由知B点的电势为-200V，而A电势为-100V。 沿电场线方向电势降低！ 思考： 1 4 2 3 沿电场线方向，电势越来越低。 正电荷在电势能大的地方电势高，负电荷在电势能小的地方电势高。 静电力对正电荷做正功，则电势降低。 离带正电的场源电荷越近的点，电势越高。 电势比较 B A 5. 比较A、B两点电势的高低 【例2】将一电量为的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A， 电场力做功，求A点的电势。 练一练： 小结：计算电势首先要规定零电势处，电势有正负，正、负分别表示该处的电势比零电势处电势高或低，而不是方向，因此电势是标量。 解：场外一点P的电势为 从P→A，电场力做的功 电势能和电势 静电力做功的特点 类比 电势能 小结： 定义 重力做功的特点 重力势能 电势 性质 高低判断 感谢倾听 $$