10.1 电势和电势能（同步课件）--【大单元教学】高二年级物理上册同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第十章 第一节 电势和电势能 【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）   目录 contents 01 静电力做功的特点 02 03 电势能 电势 情境导入 第1节 电势和电势能 物体在地面附近所受重力的大小、方向是不变的，重力做功与路径无关；带电体在匀强电场中所受力的大小、方向也是不变的，电场力做功与路径也无关吗? 知识点1：静电力做功 思考：如下图甲乙丙所示，在电场强度为E的匀强电场中，把电荷量为+q的试探电荷，沿不同的路径从A移动到B，静电力做功相同吗？ 静电力做功与路径的关系 01 E A B 乙 E A B C 甲 E A B 丙 静电力做功与路径的关系 01 情境1：把电荷量为+q的试探电荷从A沿折线移至B。 对AM: W1 = q E ·|AM| 对MB: W2 = 0 对全程: W = W1 + W2= q E·|AM| M E A B θ + + q F M E A B θ + q F 情境2：把电荷量为+q的试探电荷从A沿直线移至B W = F·|AB| cosθ = q E·|AM| 静电力做功与路径的关系 01 情境3：把电荷量为+q的试探电荷从A沿曲线移至B W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM| W1 = q E ·x1 W2 = q E ·x2 W3 = q E ·x3 … … … … x1 + x2 + x3 +…=? M ө E A B + q F E A B + q F + q F + q F + q F M x1 x2 x3 Q P F Δd 在匀强电场中，不论q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，在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷的运动路径无关 静电力做功与路径关系 01 探究发现 归纳总结 静电力做功的特点： （1）与带电粒子的运动路径无关。 （2）只与带电粒子的初始位置有关。 注意：静电力做功的特点与重力做功的特点相同。 此结论虽然是从匀强电场归纳总结，但对于非匀强电场同样满足。 问题1：电荷沿不同路径在电场中从A点运动到B点，静电力做功一定不同？ 静电力做功与路径的关系 02 问题2：电荷在电场中从A点出发，最后又回到A点，静电力做功为零？ 问题2：电荷在电场中沿着电场线运动，所受静电力对电荷一定做正功? 提示:错误。因为静电力做功与路径无关。 提示：正确。静电力做功的代数和为 0 错误。移动负电荷时，静电力做负功。 在任意电场中，如何判断静电力做正功还是负功呢？ 静电力做正负功的判断 03 温故知新 力与位移（或速度）的夹角关系 加减速判断 正负功判断 0θ θ=90° 90θ 加速运动 正功 匀速圆周运动 不做功 减速运动 负功 注意：静电力也是力，同样满足此规律 典例分析 04 【典例1】如图所示，电场强度为E的匀强电场中，带电荷量为的电荷沿直线、折线、曲线运动，已知长为d。关于静电力做的功和大小关系，下列说法正确的是（　　） A．沿折线运动时，静电力做功最多 B．沿直线运动时，静电力做功最少 C．沿直线运动时，静电力做功为 D．沿直线运动时，静电力做功最多 【详解】静电力做功与电荷经过的路径无关，电荷沿直线、折线、曲线运动，其初、末位置相同，静电力做功相同，均为 C 知识点2：电势能 电势能概念的建立 01 （1）重力做功与重力势能的变化量（A→B） 重力做功：WG＝mgh1－ mgh2=mg△h 重力做的功等于重力势能的减少量 物体由A→B的过程中： 重力势能的变化量：△Ep=－ mg△h 电势能概念的建立 01 （2）静电力做功与电势能的变化量 静电力做功： W＝qElAB=EpA－EpB=-△Ep 静电力做的功等于某种势能的变化量，这种势能，即为电势能 试探电荷由A→B的过程中： 电势能 02 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。 1. 电势能和重力势能一样，具有相对性。要表示电荷在某点的电势能的大小时，必须规定电势能的零位置。 通常把离场源电荷无限远处或大地处的电势能规定为零。 零电势能的规定与大小 03 思考：多远的距离才算无限远呢？ 【提示】电荷间相互作用力可忽略不计时，可认为其间距无限远。 零电势能的规定与大小 03 2. 电势能的大小： 总结：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功。 E A B 若以A点作为零势能面， 则：EPA=0 ，故 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，故EPA=WAB 电势能大小判断 04 1.场源电荷判断法 (1)离正场源电荷越近，正试探电荷的电势能越大，负试探电荷的电势能越小; (2)离负场源电荷越近，正试探电荷的电势能越小，负试探电荷的电势能越大。 2.做功判断法 无论正、负电荷，静电力做正功，电荷的电势能减小；静电力做负功，电势能增加 电势能大小判断 04 3. 电场线法 (1)正电荷顺着电场线的方向移动时电势能减小，逆着电场线的方向移动时电势能增大； (2)负电荷顺着电场线的方向移动时电势能增大，逆着电场线的方向移动时电势能减小。 4.能量守恒判断法 只有静电力做功时，电荷只有动能和电势能相互转化，总能量不变。因此，只有静电力做功时，动能减少多少，电势能就增加多少；反之，动能增加多少，电势能就减少多少。 电势能的理解 05 特点 内容 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。 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(零势能点)。 标量性 电势能是标量，但有正、负之分。电势能的正、负仅表示大小，正值表示高于零电势能，负值表示低于零电势能。 典例分析 06 【典例2】电荷量为的正电荷位于电场中A点时，具有的电势能为；移到B点后具有的电势能变为。 (1)这个过程中，电场力所做的功是多少？ 电荷量为的正电荷位于电场中A点时，其电势能： 的点电荷放到A点，具有的电势能为 (2)如果把电荷量为的点电荷放到A点，具有的电势能是多少？ 知识点3：电势 电势概念引入 01 【思考】如下图所示，场强为E的匀强电场中，取O点为零电势能点，电荷量分别为q、2q、nq的正电荷在A点的电势能与电荷量的比值有什么特点? E A O 电荷量为q时： 电荷量为q时： 电荷量为q时： 电势能与电荷量的比值为一定值，即为 电势 1 V = 1 J/C 1. 定义: 2. 公式: 3. 单位: (计算时，Ep和都要代入正负号) 伏特(V) 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。 电势的基本概念及单位 02 电势的三个特点 03 （1）矢标性： 电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分。 正值大于负值。 （2）相对性： 电势是相对的，电场中某地的电势值与零势点有关。通常取场源电荷无限远处的电势为0，或取大地的电势为0. （3）客观性： 电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷、所放电荷的电荷量及电荷的电势能均无关。 电势高低的判断方法 04 （1）电场线法 沿电场线方向，电势越来越低。如下图所示，A点的电势比B点的电势高，即 ，不受场强关系 的影响。 A E B 特别说明：沿着电场线的方向，电势降低最快。并非只是沿着电场线的方向电势降低。 电势高低的判断方法 04 （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。 A B A点离正电荷近，A点比B点的电势高，即。 B点离负电荷近，B点比A点的电势低，即。 电势高低的判断方法 04 （3）功能关系判断法 A B E 电荷由A点运动的B点 正电荷 负电荷 电场力做功 电势能变化 电势变化 降低 降低 正功 负功 减少 增加 提示：沿电场线方向电势降低最快。 电势、电场强度和电势能的区别 05 电势 电场强度E 电势能Ep 物理意义 决定因素 矢/标量 单位 反映电场能的性质 反映电场力的性质 由电场本身决定，与检验电荷无关 由电场本身决定， 与检验电荷无关 标量 矢量 反映电荷在电场中某点具有的能量 由点电荷q和该点的电势共同决定 标量 伏特（V） N/C（或V/m） 焦耳（J） 典例分析 06 【典例3】『判一判』 （1）只要电荷在电场中移动，静电力一定做功。( ) （2）静电力做功与重力做功类似，与初末位置有关，与路径无关。( ) （3）电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功不同。( ) （4）某点的场强为零，电荷在该点的电势能一定为零。( ) （5）正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减小。( ) （6）电荷在电势高处具有的电势能一定大。( ) （7）电场线密集处场强大，电势高。( ) （8）某一点的电势为零，其场强一定为零。( ) （9）某点的电势为零，电荷在该点的电势能一定为零。( ) √ √ × × × × × × 课堂小结 与电荷的起始位置和终止位置有关，与路径无关。 静电力做功 电荷在电场中具有的势能，符号EP。 电势 能 q Q 相对性、系统性 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。 电势 A B E 沿电场线方向，电势越来越低。 相对性 课堂练习 1．如图所示，某平面内虚线为等差等势线，实线为一电子经过该区域的运动轨迹，为运动轨迹上两点，电子只受电场力作用，下列说法正确是（　　） A．电子一定是从运动到 B．两点电势关系为 C．电子在两点速率关系一定是 D．电子在两点加速度关系一定是 C 课堂练习 2．图为粒子穿过某一原子核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是（　　） A．粒子在A点的加速度比在B点的加速度大 B．粒子在A点的动能比在B点的动能大 C．粒子在B点的电势能比在C点的电势能小 D．粒子在从A到B点的过程中所受电场力做正功 B 课堂练习 3．真空中一静止的、带负电的点电荷，其周围的电场线分布如图所示，a、b、c是同一条电场线上的三个点，它们的电场强度大小分别为，电势分别为。下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． A 课堂练习 4．如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是（　　） A．电势，场强 B．电势，场强 C．将正电荷从A点移到B点，电场力 做正功，电势能减少 D．将同一负电荷分别放在A、B两点， 电荷具有的电势能 C 课堂练习 5．如图所示，将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧，两球在空间形成了稳定的静电场，实线为电场线，虚线为等势线。乙球表面电势处处相等，A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则（　　） A．A点和B点的电势相同 B．负电荷从A点移至B点，电场力做负功 C．C点和D点的电场强度相同 D．负电荷从C点移至D点，电势能增大 B 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“练习与应用”作业 自主安排 配套同步分层作业 37 2025 Thank you for watching! 谢谢观看 $$