第10章 第1节 电势能和电势（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2024）

静电场中的能量 第十章　 第1节　电势能和电势 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 课前·教材预案 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课后·限时作业 [学习目标]　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（物理观念）.2.理解电势能、电势的概 念，知道电势、电势能的相对性（物理观念）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课前·教材预案 知识点一　静电力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置 和终止位置 ，与电荷经过的路径 ⁠. 有关　 无关　 返回目录 物理　必修　第三册 　 知识点二　电势能 1.定义：电荷在 中具有的势能，用Ep表示. 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.表达式：WAB＝ ⁠. （1）静电力做正功，电势能 ⁠； （2）静电力做负功，电势能 ⁠. 电场　 EpA－EpB　 减少　 增加　 返回目录 物理　必修　第三册 　 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 时静电力所做的功. 4.电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷 ⁠处或 把电荷在 的电势能规定为0. 零势能位置　 无限远　 大地表面　 返回目录 物理　必修　第三册 　 知识点三　电势 1.定义：电荷在电场中某一点的 与它的 ⁠ 之比. 2.公式：φ＝ ⁠. 3.单位：在国际单位制中，电势的单位是 ⁠，符号是V，1 V＝1 J/C. 4.电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐 ⁠. 电势能　 电荷量　 　 伏特　 降低　 返回目录 物理　必修　第三册 　 5.电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场 中某点的电势，一般选 或离场源电荷 ⁠处的 电势为0. 6.电势是 （选填“矢”或“标”）量，只有大小，没有 方向. 大地　 无限远　 标　 返回目录 物理　必修　第三册 　 1.判断下列说法的正误. （1）电荷在电场中移动时，静电力对电荷一定做功. （　×　） （2）正电荷的电势能一定大于零，负电荷的电势能一定小于 零. （　×　） （3）某一点的电势为零，其场强一定为零. （　×　） （4）根据电势的定义式φ＝可知，电荷q的电荷量越大，电 势越低. （　×　） × × × × 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.电场空间中某点的电势为－8 V，将一个电荷量为q＝－2×10－8 C的电荷放在该点，该电荷的电势能为 J，若将该电荷拿走，则该点的电势将 （选填“减小”“增大”或“不变”），再在该点放入一个电量为q1＝＋4×10－8 C的电荷，该点电荷的电势能为 ⁠J. 1.6×10－7　 不变　 －3.2×10－7　 返回目录 物理　必修　第三册 　 课堂·深度探究 考点一　静电力做功的特点　电势能 【情境导学】如图所示，正的试探电荷q（q为电荷量）在电场 强度为E的匀强电场中， （1）沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？ 答案　（1）静电力F＝qE，静电力与位移间 的夹角为θ，静电力对正的试探电荷q做的功W＝FlABcos θ＝qElAM. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ 答案　（2）在线段AM上静电力做的功W1＝qElAM，在线段MB上静电力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qElAM. （3）试猜想静电力做功有什么特点. 答案　（3）静电力做功与路径无关. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【知识拓展】 1.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，但与具体路 径无关，这与重力做功的特点相似. 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.对电势能的理解 （1）系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电 荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能. （2）相对性：电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零 的参考点有关.确定电荷的电势能，首先应确定参考点. （3）电势能是标量，有正负，但没有方向. （4）电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零 电势能位置时静电力所做的功. 3.静电力做功与电势能变化的关系 WAB＝EpA－EpB. 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题1】将电荷量q＝－1.6×10－19 C的带电粒子从电场中的A 点移到B点过程中，电场力做功W1＝－9.6×10－19 J；再从B点 移到无穷远过程中，电场力做功W2＝1.44×10－18 J.取无穷远 处电势为零，求： （1）带电粒子在B点的电势能EpB及B点的电势φB； 答案　（1）1.44×10－18J　－9 V　 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（1）带电粒子从电场中的A点移到B点过程中，电场力 做功W1＝－9.6×10－19 J， 由电场力做功与电势差的关系公式， 可得UAB＝＝ V＝6 V， 再从B点移到无穷远过程中，电场力做功W2＝1.44×10－18J， 则有UB∝＝＝ V＝－9 V， 取无穷远处电势为零，则有UB∝＝φB－φ∝＝－9 V， 可得φB＝－9 V，由Ep＝qφ，可得带电粒子在B点的电势能 EpB＝qφB＝－1.6×10－19×（－9）J＝1.44×10－18J. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）A点的电势φA及带电粒子在A点的电势能EpA. 思维导引：静电力做功的多少与电势能的减少量在数值上相 等，做功的正负与改变量的正负相关. 解析　（2）则有UA∝＝UAB＋UB∝＝6 V＋（－9 V）＝－3 V， A点的电势φA＝－3 V， 带电粒子在A点的电势能 EpA＝qφA＝－1.6×10－19×（－3） J＝4.8×10－19 J. 答案　（2）－3 V　4.8×10－19 J 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式1】（多选）规定无穷远处的电势能为零，下列说法正 确的是（　　） A.将正电荷从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越 多，正电荷在该点的电势能就越大 B.将正电荷从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越 少，正电荷在该点的电势能就越大 C.将负电荷从无穷远处移到电场中某点时，克服静电力做功越 多，负电荷在该点的电势能就越大 D.将负电荷从无穷远处移到电场中某点时，克服静电力做功越 少，负电荷在该点的电势能就越大 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　无穷远处的电势能为零，正电荷从电场中某点移到无穷 远处时，若静电力做正功，则电势能减少，到无穷远处时电势 能减为零，正电荷在该点的电势能为正值，且等于静电力做的 功，因此静电力做的正功越多，正电荷在该点的电势能越大， 选项A正确，B错误；负电荷从无穷远处移到电场中某点时， 若克服静电力做功，则电势能由零增大到某值，此值就是负电 荷在该点的电势能的值，因此，克服静电力做功越多，负电荷 在该点的电势能越大，选项C正确，D错误. 答案　AC 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点二　电势 【情境导学】在如图所示的匀强电场中，电场强度为E，取O 点为零势能点，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和2q的正试探电荷在A点的电势能分别为 多少？ 答案　（1）Eqlcos θ、2Eqlcos θ　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？ 答案　（2）比值相同　 （3）不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值与试探电荷 的电荷量是否有关系？ 答案　（3）无关 返回目录 物理　必修　第三册 　 【知识拓展】 1.对公式φ＝的理解 （1）φ取决于电场本身； （2）公式中的Ep、q均需代入正负号. 2.电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有 关.在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为0，在实际 应用中常取大地的电势为0. 3.电势虽然有正负，但电势是标量.在同一电场中，电势为正值 表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电 势，正负号不表示方向. 返回目录 物理　必修　第三册 　 4.电势高低的判断方法 （1）电场线判断法：沿电场线方向，电势越来越低. （2）场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高； 离场源负电荷越近的点，电势越低. （3）电势能判断法：由φ＝知，对于正电荷，电势能越大， 所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的 电势越高. 返回目录 物理　必修　第三册 　 5.电势与电势能 电势φ 电势能Ep 物理 意义 反映电场能的性质的物理量 电荷在电场中某点所具有的电势能 相关 因素 电场中某点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟试探电荷q无关 电势能大小是由点电荷q和 该点电势φ共同决定的 返回目录 物理　必修　第三册 　 电势φ 电势能Ep 大小 电势沿电场线方向逐渐下 降，选定零电势点后，某 点的电势高于0，为正值； 某点的电势低于0，为负值 正电荷（＋q）电势能的正 负跟电势的正负相同 负电荷（－q）电势能的正 负跟电势的正负相反 单位 伏特（V） 焦耳（J） 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题2】（多选）如图所示，一带负电荷的油滴在匀强电场 中运动，其轨迹在竖直面（纸面）内，且关于过轨迹最低点P 的竖直线对称.忽略空气阻力.由此可知（　　） A.Q点的电势比P点的高 B.油滴在Q点的动能比它在P点的大 C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小 思维导引：运动轨迹判断电场力方向→电场力做功和电势能变 化的关系→电势能和电势的关系→电势高低的比较. 答案　AB 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　由油滴轨迹在竖直面内关于过P点的竖直线对称可知油 滴在水平方向所受合力为零，竖直方向上油滴受重力和电场 力，结合曲线轨迹的特点可知电场力竖直向上且电场力大于重 力，油滴受力及电场线方向如图所示，由沿电场线方向电势逐 渐降低得Q点的电势比P点的高，选项A正确；油滴从Q点到P 点合力做负功，根据动能定理得油滴在Q点的动能大于它在P 点的动能，这一过程中电场力做负功，则油滴在 Q点的电势能小于它在P点的电势能，选项B正确， C错误；因为重力和电场力为恒力，所以油滴在 Q、P两点的加速度相同，选项D错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式2】某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则（　　） A.EP＞EQ，φP＞φQ B.EP＞EQ，φP＜φQ C.EP＜EQ，φP＞φQ D.EP＜EQ，φP＜φQ 答案　A 解析　电场线越密，电场强度越大，由题图可看出P点处的电 场线密集程度大于Q点处的电场线密集程度，故P点的电场强 度大于Q点的电场强度，所以EP＞EQ.沿电场线方向电势逐渐降 低，由题图可知电场线的方向由P指向Q，所以P点的电势高于 Q点的电势，即φP＞φQ，选项A正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课末·随堂演练 1.（静电力做功）在电场中，把电荷量为4×10－9 C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8 J，下列说法正确的是（　　） A.电荷在B点具有的电势能是6×10－8 J B. B点的电势是15 V C.电荷的电势能增加了6×10－8 J D.电荷的电势能减少了6×10－8 J 答案　C 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　电荷在电场中某点的电势能具有相对性，只有确定零势 能点，B点的电势、电势能才有确定的值，选项A、B错误；克 服静电力做功6×10－8 J，则电势能增加了6×10－8 J，选项C正 确，D错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.（对电势的理解）（多选）如图所示的电场中有A、B两点， 下列判断正确的是（　　） A.电势φA＞φB，场强EA＞EB B.电势φA＞φB，场强EA＜EB C.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，静电力做 正功，电势能减少 D.将电荷量为q的负电荷从A点移到B点，电荷具有 的电势能EpA＞EpB 答案　BC 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　沿电场线方向电势逐渐降低，则φA＞φB，电场线较密处 电场强度大，则EA＜EB，选项A错误，B正确；正电荷从A点 移到B点，静电力做正功，电势能减少，选项C正确；负电荷 从A点移到B点，静电力做负功，电势能增加，选项D错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 3.（静电力做功和电势能）把负点电荷沿电场线方向由a点移至c点的过程中，关于静电力对电荷所做的功和电荷电势能的变化，下列说法正确的是（　　） A.静电力做正功，电势能增加 B.静电力做正功，电势能减少 C.静电力做负功，电势能增加 D.静电力做负功，电势能减少 答案　C 解析　把负点电荷沿电场线方向由a点移至c点的过程中，受力 方向与位移方向相反，故静电力做负功，电势能增加，选项C 正确，A、B、D错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 4.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点移到C点，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？ 解析　（1）WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J， 所以该电荷的电势能增加了1.8×10－5 J. 答案　（1）1.8×10－5 J　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （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？B点和C点的电势分别为多少？ 答案　（2）3×10－5 J　1.8×10－5 J　－5 V　－3 V　 解析　（2）如果规定A点的电势能为零，由公式WAB＝EpA－EpB得该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J， 同理，该电荷在C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝ 1.8×10－5 J， 两点的电势分别为 φB＝＝ V＝－5 V，φC＝＝ V＝－3 V. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？A点和C点的电势分别为多少？ 答案　（3）－3×10－5 J　－1.2×10－5 J　5 V　2 V 解析　（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为E'pA＝E'pB＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J， 该电荷在C点的电势能为 E'pC＝E'pB－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J， 两点的电势分别为 φ'A＝＝ V＝5 V，φ'C＝＝ V＝2 V. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课后·限时作业 （建议用时：40分钟） 返回目录 物理　必修　第三册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$