10.1 电势能和电势 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

导入新课 古代，人们用弩来加速箭，箭的速度能达到102m/s数量级;后来，人们又在枪膛中用火药加速子弹，子弹的速度能达到103m/s数量级;而现代，人们需要用高速的微观粒子轰击另一微观粒子来进行科学研究，其速度的数量级达到107m/s，那是怎样加速的呢? 10.1电势能和电势 问题提出 匀强电场中，一个正电荷只在静电力F的作用下由A点运动到B点。 由于功是能量转化的量度，那么要想探究这种能量是什么，需要先来研究一下静电力做功有什么特点！ ①静电力F做什么功？电荷的动能怎样变化？ ②从能量转化的角度思考，这意味着什么？ 情境推导 W甲 = F·|AB|cosθ=qE·|AM| 在匀强电场E中，正试探电荷q沿甲乙丙三个不同路径从A点运动到B点，求三种情况下电场力各做了多少功？ B M A F ө q + 甲 乙 丙 沿甲路径电场力做功: 沿乙路径电场力做功: 沿丙路径电场力做功: W乙 = qE·|AM| W丙 = qE·|AM| 沿任意路径电场力做功: W任意=qE·|AM| 一、静电力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功仅与电荷的初末位置有关，与电荷运动的路径无关。 (1)该结论适用于任何电场. (2)与重力做功非常相似. 重力做功 动能 重力势能 静电力做功 动能 电势能 B M A F ө q + 甲 乙 丙 类比 二、电势能（Ep） 电荷因其在电场中相对位置不同而具有的能量。 1.定义： 2.静电力做功和电势能的关系： WAB = EpA - EpB = - △EP (1)当WAB>0，则EpA>EpB。 表明电场力做正功，电势能减小； 静电力做功等于电势能的减少量。 (2)当WAB<0，则EpA<EpB。 表明电场力做负功，电势能增加； WAB = EpA - EpB EpA = WAB 3.理解： (1)相对性：电势能的大小与参考面的选取有关。 一般选取相对于场源电荷而言的无穷远处或大地为零势能面. 类比 E A B q 匀强电场场强，电荷量为的试探电荷由A点移到B点，已知AB两点间距离，，求静电力各做了多少功？能确定A点电势能多大吗？ 若选取B点为电势能零点，即EpB = 0。 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。 (3)系统性：电电势能是电荷和电场共有的。 (2)标量性：电势能是标量，有正负，正负表示大小。 若选取A点为电势能零点，则EpA = ? 若选取O点为电势能零点，将+q由A点移到O点，静电力做功为W，则EpA = ? 移动电荷量q EpA q W 2q 2W nq nW 该比值与q无关，仅与A点在电场中的位置有关，叫做电势。 A点和O点谁的电势高？ 沿电场线方向电势逐渐降低。 三、电势（） 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： (计算时要代入正负号) 3．单位：伏特，符号为V 1 V = 1 J/C 4．物理意义：反映电场能的性质，由电场本身的性质决定的，与是否引入电荷，以及引入电荷的电性和电量无关。 5．矢标性：电势是标量，有正负，正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。 6．电势具有相对性: 确定电势，应先规定电场中某处的电势为零。(一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0) 7．电势高低的判断：沿电场线方向电势逐渐降低。 (1)电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低。 (2)场源电荷法：离正场源电荷越近的点，电势越高；离场负源电荷越近的点，电势越低。 (3)公式法： ①正电荷电势能越大的地方的电势越高； ②负电荷电势能越大的地方电势能越低. 8．电势能大小的判断： (1)公式法： ①正电荷在电势越高的地方具有的电势能越大； ②负电荷在电势越高的地方具有的电势能越小. (2)静电力做功法：WAB = EpA - EpB = - △EP 静电力做功等于电势能的减少量。 静电力做正功电势能减小，静电力做负功电势能增大。 电势 电场强度E 物理意义 决定因素 矢/标量 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 电场强度与电势的比较 课堂练习 1.(多选)如图所示为点电荷Q产生的电场中的三条电场线，A、B是一条电场线上的两个点，EA、EB分别表示A、B两点的电场强度大小， 则下列说法正确的是（ ） A.若Q为正电荷，则EA>EB，A点电势高于B点电势 B.若Q为正电荷，则EA<EB，A 点电势高于B点电势 C.若Q为负电荷，则EA>EB，A点电势低于B点电势 D.若Q为负电荷，则EA<EB，A点电势高于B点电势 AC 2.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)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？ (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？ (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？ 3.下列说法中正确的是（ ） A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大 B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大 C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小 D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大 ABC 4. 一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么（ ） A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能 B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能 C．电荷的电势能减少了5×10－6J D．电荷的动能增加了5×10－6J CD 5.如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( ) A.带电粒子所带电荷的性质 B.带电粒子在a、b两点的受力方向 C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大 D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大 BCD a b $$