第十章 1 电势能和电势（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一物理必修第三册（人教版2019）

1　电势能和电势 1.静电力做功的特点:静电力对某电荷所做的功,只与该电荷的电荷量及电荷的起始、终止位 置有关,与电荷经过的路径无关。 2.在匀强电场中,静电力做的功W=qEd,其中d为沿电场线方向的位移。 知识点 1 静电力做功 必备知识 清单破 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 1.概念:电荷在电场中具有的势能为电势能,用Ep表示。 2.电势能与静电力做功的关系:静电力做的功等于电势能的减少量。静电力做正功,电势能减 少;静电力做负功,电势能增加。如果电荷由A运动到B,静电力做功为WAB, 、 分别表示 电荷在A点、B点的电势能,则 知识点 2 电势能 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 3.电势能的大小:由于WAB=EpA-EpB,若规定电荷在B点的电势能为0,即EpB=0,则EpA=WAB。由此可 知,电荷在电场中某点的电势能,等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。 4.对电势能及其变化的理解 相对性 电荷在电场中某点的电势能大小与零势能位置的选取有关。通常把电荷在离场源电 荷无限远处或大地表面的电势能规定为零 系统性 电势能由电场和处在电场中的电荷共同决定,属于电场和电荷系统所共有。但我们习 惯说成是电场中的电荷所具有的电势能 标矢性 电势能是标量,有正负、无方向。电势能为正值表示高于零势能,电势能为负值表示低 于零势能 变化的绝对性 电势能具有相对性,但是电势能的变化量与零势能位置的选择无关,具有绝对性 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 1.定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比,叫作电场在这一点的电势。 2.定义式 3.标矢性:电势是标量,有正负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。 4.相对性:电势具有相对性,同一点的电势因零电势点的选取不同而不同。 5.电势与电场线的关系:沿着电场线方向,电势逐渐降低。 知识点 3 电势 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.电场线越密处场强越大,电势越高,这种说法正确吗? 2.电荷在电势高处具有的电势能大,这个观点正确吗? 3.把某点电荷从电场中A点移到B点的过程中,静电力对电荷做了负功,该电荷是负电荷还是 正电荷? 4.电势降低的方向就是电场的方向吗? 5.电场中某点的场强为零,此处的电势一定为零吗? 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不正确。电场线越密处场强越大,而电势的高低要看电场线的方向,电场线密的地方电势不 一定高。 2.不正确。正电荷在电势高处具有的电势能大,负电荷在电势高处具有的电势能小。 3.可能是正电荷也可能是负电荷。静电力做的功WAB=EpA-EpB=(φA-φB)q,电势高低不确定,故无 法判定电荷的正负。 4.不一定。电势在沿电场方向上降落最快,但是电势降低的方向不一定是电场的方向。 5.不一定。电场中某点电势的高低与场强的大小没有必然联系,电势为零处,场强不一定为 零;场强为零处,电势也不一定为零。 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 1.电势能大小的判断方法 关键能力 定点破 定点 1 电势能大小、电势高低的判断 判断角度 判断方法 依据做功 电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增大 依据电场线方向 正(负)电荷沿着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小(增大);正(负)电荷逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大(减小) 依据公式 由Ep=qφ,将q、φ的大小、正负号一起代入公式,Ep的值越大,电势能越大 依据场源电荷正负 离正场源电荷越近,电势越高,正(负)试探电荷的电势能越大(小);离负场源电荷越近,电势越低,正(负)试探电荷的电势能越小(大) 依据能量守恒 在电场中,若只有电场力做功,电荷的动能和电势能相互转化,若动能增大,电势能减小;若动能减小,电势能增大 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 2.电势高低的判断方法 判断角度 判断方法 依据电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低 依据公式 由φ= 计算出电势,然后进行比较 依据场源电荷正负 取无穷远处电势为零,正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值,靠近正电荷电势高,靠近负电荷电势低 依据电势能的大小 正电荷的电势能大处电势高,负电荷的电势能大处电势低 依据静 电力做功 在两点之间移动正电荷(负电荷),若静电力做正功,则电势降低(升高),若静电力做负功,则电势升高(降低) 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 典例 (多选)如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出)【1】,虚线是一带负电的粒子只 在电场力作用下的运动轨迹【2】,设M点和N点的电势分别为φM、φN,粒子在M点和N点时加速 度大小分别为aM、aN,速度大小分别为vM、vN,电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是  (　     ) A.vM<vN,aM<aN　     B.vM>vN,φM>φN C.φM<φN,EpM<EpN　     D.aM<aN,EpM<EpN BD 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】、【2】由图像可得出以下信息:   第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    解答本题按以下思路进行:   第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 解析    电场线越密处,电场强度越大,粒子受到的电场力越大,由图可知N处电场线较密,电场 强度较大,根据牛顿第二定律可得a= = ,可知aM<aN。 将粒子的运动分情况讨论: (1)若粒子从M点运动到N点,根据带电粒子所受电场力沿电场线的切线且指向轨迹弯曲的内 侧,可知电场力方向和速度方向如图甲所示,故电场力做负功,电势能增大,动能减小,可得vM> vN,EpM<EpN,根据负电荷在低电势处电势能大,可得φM>φN。 (2)若粒子从N点运动到M点,则电场力方向和速度方向如图乙所示,故电场力做正功,电势能 减小,动能增大,可得vM>vN,EpM<EpN,由于粒子带负电,故φM>φN。 综上所述,选项B、D正确,A、C错误。 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 定点 2 常见典型电场的电势特点  电场线图样 电势特点       正点电荷　　 负点电荷 由于沿电场线方向电势逐渐降低,知越靠近正电荷,电势越高;越靠近负电荷电势越低 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念         以两等量正点电荷为例: ①两点电荷连线上,场强方向由正点电荷指向中点O,故O点电势最低,越靠近正电荷,电势越高,关于O点对称的位置电势相等; ②两点电荷连线的中垂线上,场强方向由中点O指向无限远,故O点电势最高,越靠近O点,电势越高,关于O 点对称的位置电势相等; ③关于连线中点O对称的正方形ABCD中,四个顶点处的电势相等       第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念       ①两点电荷连线上,场强方向由正电荷指向负电荷,故从正电荷到负电荷电势降低; ②两点电荷连线的中垂线上,场强方向垂直中垂线,移动电荷时电场力不做功,故电势不变且为零(等 于无限远处电势) 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 1.电荷电势能的变化只与静电力做功有关,与其他力做功无关。静电力做的功等于电势能的 减少量,即W电=-ΔEp=Ep1-Ep2。 2.若只有静电力做功,电势能与动能之和保持不变;若只有静电力和重力做功,电势能、重力 势能、动能之和保持不变。 3.除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化量,即W除重力外=ΔE。 4.根据动能定理,合外力做的功等于物体动能的变化量,即W合=ΔEk,有W电场力+W其他力=ΔEk=Ek2-Ek1。 定点 3 电场中的功能关系 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 $$