第01讲 电势能和电势（同步课件）-【上好课】高二物理同步精品课堂（人教版2019必修第三册）

§1 电势能和电势 人教版(2019)必修 第三册 第十章 静电场中的能量 贰 静电力做功的特点 叁 电势能 肆 电势 目 录 壹 新课引入 必修三 伍 课堂练习 新课引入 壹 一个正电荷在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，由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB，从能量转化的角度思考，物体动能增加了，意味着另外一种形式的能量减少了。这是一种什么形式的能量呢？ 思考与讨论： 静电力做功的特点 贰 一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管他怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管他怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE，方向电场强度E的方向相同。重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点？ 思考与讨论： 1.将正的检验电荷q分别沿直线和折线从A移至B，求电场力所做的功的表达式。 ①沿直线A-B：WAB ＝Fcosθ|AB|＝qEcos θ|AB| ＝ qE|AM| ②沿折线A-M-B： 对AM：W1 = q E ·|AM| 对MB：W2 = 0 全程静电力对 q 所做的功WAMB = W1 + W2= q E·|AM| F E A B M · · q θ 2.将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力所做的功的表达式。 把曲线分成无数小段，每一小段中，设想 q 都从起点先沿电场方向、再沿垂直电场方向到达终点。各小段沿垂直电场方向运动时，静电力是不做功的，各小段沿电场方向移动的位移之和等| AM| ，q 沿任意曲线从 A 点移动到 B 点静电力所做的功也是W＝qE|AM|。 静电力做功与路径无关,由初末位置来决定. 做功的过程是一个能量转化的过程。 重力做功的过程是重力势能与动能相互转化的过程. 那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？ 与重力做功情况相似。 静电力做功的特点: 电势能 叁 1.电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能，这种势能叫电势能（Ep）。 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。 正电荷从B点移到A点时，静电力做负功，即电荷克服静电力做功，电荷的电势能增加。 把正电荷从A点移到B + 把正电荷从B点移到A - （1）只要电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小 （2）只要电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大 （3）电场力做的功等于电势能的减少量 2.结论： 注意： 3.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。 WAB = EPA - EP0 EPA = WAB （1）通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。 （2）电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定，具有相对性。 （3）电势能是标量,但有正负。 4.重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力 电场中，电场力：电荷之间的作用力 有重力就有重力势能Ep= mgh 有电场力就有相应的能，叫电势能EP Ep由物体和地面间的相对位置决定 EP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 W重 = EP初-EP末 W电 = EP初-EP末 A 0 l θ E - 该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。 如图，规定O点的电势能为零，求： （1）电荷量为-q的点电荷在A点的电势能。 （2）电荷量为+2q的点电荷在A点的电势能 该比值称为A点的电势 零势能参考点 电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关，故不能用“电势能”来描述电场的能的性质。 电势 肆 1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。 2、定义式： （EP及q含符号） 电势能 重力势能 电势 高度 3、单位：伏特，符号为V 4、电势只有大小，没有方向，是标量 5、电势具有相对性 电势是相对于零势能参考点的，一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0。 类比 6、电势的高低比较 电荷由A点运动的B点 正电荷 负电荷 电场力做功 正功 负功 电势能变化 减少 增加 电势 变化 减少 减少 结论： （1）沿着电场线方向电势逐渐降低。 （2）根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断 ①只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移到电势低的点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点。 ②移动正电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势高处移到电势低处，做负功时相反。 ③移动负电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势低处移到电势高处，做负功时相反。 课堂练习 伍 1．在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷沿不同的三条路径AB、ACB和ADB到达B点，电场力做功分别为W1、W2、W3。则（　　） A．W1＞W2＞W3 B．W1＜W2＜W3 C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2＞W3 C 【答案】C 【详解】电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，则将一电荷量为q的正电荷沿不同的三条路径AB、ACB和ADB到达B点，电场力做功W1＝W2＝W3故选C。 2．图为某一电场的电场线和等势面，电荷在A、B两点，下列说法错误的是（　　） A．正电荷在A点的电势能比在B点的小 B．负电荷从A点运动到B点，电势能增加 C．A点的电场强度更大 D．B点的电势更高 B 【答案】B 【详解】C．根据题图电场线的疏密程度可知，A点的电场强度更大，故C正确，不满足题意要求； D．根据沿电场线方向电势降低，可知B点的电势高于A点的电势，故D正确，不满足题意要求； A．根据，可知正电荷在A点的电势能比在B点的小，故A正确，不满足题意要求； B．负电荷从A点运动到B点，电场力做功可知电场力做正功，所以电势能减少，故B错误，满足题意要求。故选B。 3．在电场中，把点电荷从A点移动到B点，克服电场力做功，下列说法正确的是（　　） A．该电荷在B点具有的电势能为 B．该电荷在B点具有的电势能为 C．该电荷的电势能增加了 D．该电荷的电势能减少了 C 【答案】C 【详解】把点电荷从A点移动到B点，克服电场力做功，根据电场力与电势能关系 可知该电荷的电势能增加了；由于不知道B点的电势，所以不能确定该电荷在B点具有的电势能。故选C。 4．如图所示，真空中等量异种点电荷放置在 M、N两点，在 MN的连线上有对称点 a、c，MN连线的中垂线上有对称点 b、d，则下列说法正确的是（　　） A．a点场强与c点场强等值反向 B．a点电势一定小于c点电势 C．负电荷在c点电势能一定大于在a点电势能 D．正电荷从d点移到 b点电场力不做功 D 【答案】D 【详解】A．由等量异种电荷电场的对称性可知，a点场强与c点场强一定相同，故A错误； BC．因为M、N两点的电荷的电性未确定，所以无法确定MN之间的电场方向，从而无法确定a、c两点电势的高低，同理负电荷在c点电势能与在a点电势能的大小也无法确定，故BC错误； D．因为等量异种电荷中垂线为等势线，故正电荷从d点移到b点电场力不做功，故D正确。故选D。 5．一个负电荷仅在静电力作用下沿直线运动，其运动的图像如图所示。、时刻粒子分别经过A、B两点，A、B两点的场强大小分别为、，电势分别为、，则可以准确判断出（　　） A． B． C． D． B 【答案】B 【详解】AB．根据图像的斜率表示加速度，所以从图像中可以看出，从A点到B点，带电粒子的加速度越来越小，由牛顿第二定律所以电场强度越来越小，即，A错误，B正确； CD．从图像中可以看出，从A点到B点，带电粒子的速度越来越大，由动能定理 电场力做正功，由由于为负电荷，可得，CD错误。故选B。 谢谢观看 $$