10.1 电势能和电势 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第三册

十年时间，一万多名顶级物理学家、数百所大学、一百多个国家合力打造的大型粒子对撞机，在关闭三年之后再次启用。它是目前世界最大、能量最强的粒子加速器。耗费近百亿打造的粒子对撞机的目的就是利用粒子加速器产生高能量，模拟宇宙形成初期的高能物理环境。粒子对撞会产生一些新的粒子，以此来帮助科学家解开宇宙形成的谜题。它由一个深埋地下超过100米、27公里长的超导磁体环组成。该圆形隧道位于法国和瑞士的边界，在2008年9月10日首次启动。该环能够将粒子加速到接近光速的99.99%，每秒能产生大约6亿次碰撞，碰撞粒子的强度仅为原始设计强度的1000万分之1，并于2012年成功捕获到了上帝粒子。该设备在2018年关机升级，2022年4月22日再次开机，功率更高，碰撞率翻倍。粒子对撞机可以说是高能物理学家的命根子，我国中科院士、中科院高能物理所所长王一方为首的一批中国物理学家提出了建造自己的大型环形正负电子对撞机，初步预算300亿人民币，将建在地下50至100米处，周长100公公里的大环。预言工作将在2到3年内完成，但对此也有反对意见，代表人物就是杨振宁院士。所以你们觉得耗费巨资搞粒子对撞机真的有必要吗？ null10.1 电势能和电势 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 复习回顾 1、功的计算： 2、重力做功有什么特点？ (1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定. (2)WG与重力势能的关系. (3)重力势能是相对的,有零势能面.(人为选定) 重力势能具有系统性 功是能量转化的量度！ 物理雾里悟理 +++++++++++ 问题 增加的动能是哪里来？ + 一、静电力做功的特点 ------------------- mg + Eq 站立式讨论： 电荷在匀强电场中受到的电场力与所在位置有关吗？ 重力与电场力有什么异同点？ 静电力做功与路径有关吗？ 物理雾里悟理 A B + 试一试：求电荷沿着AB、与AMB路径，电场力所做的功？ + Eq 路径AB： M 路径AMB： 试一试：若电荷沿着AB曲线运动，此过程静电力做功为多少？ 曲线AB： 将曲线AB分成无数小段，每小段中电场力做功都是电场力乘以沿电场线方向的距离，所以总功 一、静电力做功的特点 物理雾里悟理 A B + Eq M + Eq + Eq 结论：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(初)和终止位置(末)有关，与电荷经过的路径无关。 这个结论虽然是从匀强电场中推导出来，但同样适用于非匀电场 一、静电力做功的特点 这与什么力做功相似呢？ 重力做功 物理雾里悟理 你能行！！ 1、如图所示是以电荷+Q为圆心的一组同心圆(虚线)，电场中有A、B、C、D四点。现将一带电荷量为q的正点电荷由A点沿不同的路径移动到D点，沿路径①静电力做功为W1，沿路径②静电力做功为W2，沿路径③静电力做功为W3，则 ( ) A. W2<W3<W1 B. W1=W2=W3 C. W2>W3>W1 D. 因不知道q的具体数值，故无法进行判断 B 物理雾里悟理 WG＝mgh1－ mgh2 定义:重力势能Ep重＝mgh 重力做的功等于重力势能的减少量 重力做功的特点（A→B） 回顾： 物理雾里悟理 类比推理 功和能量的变化密切相关，做功的过程是一个能量转化的过程，重力做功对应着重力势能的变化，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？ 物理雾里悟理 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。 二、电势能 3.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关； 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。 物理雾里悟理 1.电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能面时静电力所做的功。 E A B 若以A点作为零势能面， 则有 EPA-EPB=WAB 因EPA=0 ，则 EPB= -WAB 如图，若A→B电场力所做功为WAB 若以B点作为零势能面， 则EPA-0=WAB即EPA=WAB 2.选择不同的零势能面，对于同一个带电体在同一点来说电势能大小是不相同的。 6.电势能的大小： 总结： 二、电势能 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。 物理雾里悟理 电势能与电荷正负的关系 + A B - A B 正电荷在A点的电势能 电场力做正功，电势能减小 A点的电势能为正 负电荷在A点的电势能 电场力做负功，电势能增加 A点的电势能为负 Eq Eq 零势能 电势能与什么有关？ 电势能与电荷电性、零势能点的选取及电荷所在位置有关 有没有物理量可以表征电场本身，与电荷无关？ 物理雾里悟理 + A B Enq 正电荷nq在A点的电势能 正电荷q在A点的电势能 电势：电荷在电场中某点的电势能与电荷量之比 在国际单位制中，电势的单位是伏特（V），1V=1J/C 三、电势 (计算时要代入正负号) 物理雾里悟理 (牢记)电势的变化 + A B - A B 正电荷从A点移动到B点 沿电场线方向，电势降低 Eq Eq 电势的大小仅仅与位置有关（由场源电荷决定），沿电场线方向电势逐渐降低！ 负电荷从A点移动到B点 沿电场线方向，电势降低 零势能 物理雾里悟理 2、将带电荷量为q=2×10−8C的正电荷，从无限远处移到电场中的A点，要克服电场力做功1×10−7 J，(以无限远处电势为零)求： (1)电荷的电势能是增加还是减小？电荷在A点的电势能是多少？ (2)A点的电势是多少？ (3)在A点放上一个带电荷量为q′=−1×10−8 C的负电荷，该电荷具有的电势能是多少？ (4)如果把此电荷q从电场中的A点移动到B点，电场力做功5×10−8 J，则B点的电势是多少？ 你能行！！ 物理雾里悟理 物理雾里悟理 课堂小结 一、静电力做功的特点： 静电力所做的功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 二、电势能： 电荷在电场中具有与位置有关的能量，称为电势能，用EP表示 电荷在电场中某点的电势能，等于将该电荷移动到零势能点，电场力做的功 三、电势： 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的之比，叫作电场在这一点的电势 沿电场线方向，电势越来也低 (计算时要代入正负号) 物理雾里悟理 $$