10.1 电势能和电势（培优教学课件）物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电势能和电势”，通过重力做功与重力势能变化类比，引导学生探究电场力做功特点，搭建从重力势能到电势能、电势的学习支架，帮助学生建立知识脉络。 其亮点在于以科学思维中的类比推理构建电势能认知模型，通过匀强电场中不同路径推导电场力做功特点，结合典例分析深化电势相对性理解，体现能量观念。学生能提升推理能力，教师可依托清晰结构高效教学。

1. 电势能和电势 第十章 静电场中的能量 人教版必修第三册 导入新课 我们知道物体从高处向下运动时，重力对物体做功，物体的重力势能减小，动能增大。我们也知道，电是一种能量。那么在电场中电场力做功有什么特点呢？如何来描述电场的能量呢？ 物理观念 知道静电力做功特点，理解电势能、电势的概念及相互关系。 科学思维 通过类比重力做功，推理电势能变化规律，构建电场能的认知模型。 科学态度 与责任 体会物理类比思维的价值，感悟电磁现象的对称之美。 学习目标 重点 静电力做功特点、电势能与电势的概念及关系。 难点 电势的相对性理解，电势能变化与静电力做功的对应关系。 重点难点 1. 静电力做功的特点 2. 电势能 3. 电势 4. 课堂总结 5. 练习与应用 第1节 电势能和电势 学习内容 一、电势能 第1节 电势能和电势 1、电场力做功的特点 问题1：将正的检验电荷q从A沿直线移至B，求电场力的功？ 匀强电场中，把正电荷沿不同路径从A点移到B静电力做功？ 问题2：将正的检验电荷q从A沿折线移至B，求电场力的功？ 问题3：将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力的功？ B M A F ө q + 甲 乙 丙 M E A B θ + q 1、电场力做功的特点 E A B + q E A B + q W W+0 W = W1 + W2 + W3 +… 沿甲路径静电力做功 沿乙路径静电力做功 沿丙路径静电力做功 沿任意路径静电力做功 (对于非匀强电场也适用) 这与什么力做功相似呢？ 重力做功 总结：在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。 1、电场力做功的特点 例1 （多选）下列说法正确的是( ) A. 电荷从电场中的 点运动到 点，路径不同，静电力做功的大小就可能不同 B. 电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则静电力做功为零 C. 正电荷沿着电场线方向运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线方向运动，静电力对负电荷做正功 D. 电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立 2、典例分析 [解析]选BC。静电力做功只与电荷在电场中的初、末位置有关，与电荷运动路径无关，所以电荷从某点出发又回到了该点，静电力做功为零， 错误， 正确；正电荷沿着电场线方向运动，受到的静电力方向和电荷的运动方向相同，静电力做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，静电力对负电荷做正功， 正确；电荷在电场中运动虽然有静电力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律， 错误。 2、典例分析 二、电势能 第1节 电势能和电势 功是能量转化的量度。重力做功对应着重力势能的变化，那么，静电力做功又对应着哪种形式的能量变化呢？ 1、电场力做功与能量 2、电势能 1.定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。（电荷在某点的电势能，等于把它从这个点移动到零势能位置时静电力做的功），用符号EP表示。 负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少 ２.电场力做功改变电势能 正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少 正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加 负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加 静电力对电荷做正功,电荷的电势能减少； 静电力对电荷做负功,电荷的电势能增加。 4.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关； 5.电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有。 6.电势能是标量。 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。 多远算“无限远” 呢？ q Q 我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。 3.电场力做的功等于电势能的减少量 2、电势能 问题：如图所示，在场强E=1000N/C 的匀强电场中，点电荷q=+1c从A移动到B，AB相距L=1m，静电力做功为多少？电势能如何变化？电荷在B点具有多大的电势能？ 解： 设A点电势能EPA=0 电场力做正功，电势能减少 ∴EPB=-1000J 电势能为负表示什么物理意义？ 3、电势能的大小 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。 7.电势能的大小： 总结： 3、电势能的大小 例2： 将电荷量为 的负电荷从电场中的 点移到 点，克服静电力做了 的功，再从 移到 ，静电力做了 的功。 （1） 电荷从 移到 ，再从 移到 的过程中电势能改变了多少？ （2） 如果规定 点的电势能为零，则该电荷在 点和 点的电势能分别为多少？ 4、典例分析 [1答案]增加了 [1解析] 可见电势能增加了 。 [2答案] [2解析]如果规定 点的电势能为零，则由公式得该电荷在 点的电势能为 同理， 点的电势能为 。 4、典例分析 三、电势 第1节 电势能和电势 将不同质量的物体放在同一位置，重力势能是不同，但是物体的“高度”却是一定的。 A B Eq 零势能面 将不同电荷放在同一位置，电势能也是不同，电场中有没有什么物理量不变呢？。 该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。 该比值称为A点的电势 该比值是否相当于电场中的高度？ 1、电势 1、电势 1 V = 1 J/C 1. 定义: 2. 公式: 3. 单位: (计算时要代入正负号) 5.标量 确定某点的电势，应先规定电场中某处电势为零，通常取大地或无穷远处的电势为零。 (有正负,负电势表示该处的电势比零电势低) 4.电势具有相对性 伏特(V) 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。 如何比较电势的高低？ 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 正电荷在电势能大的地方电势高，负电荷相反。 2、电势高低判断 沿电场线方向，电势越来越低。 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 3、电势与场强的比较 等量异种点电荷 1.沿点电荷的连线由正电荷到负电荷，电势逐渐降低； 2.两点电荷连线中垂线上，电势均相等(若取无穷远处电势为0，则中垂线上电势处处为0)。 3、拓展：等量电荷的电势能与电势变化 等量同种正点电荷 1.两电荷连线上，由正电荷到连线中点O电势逐渐降低，且关于O点对称； 2.两电荷连线中垂线上，由中点O 向两侧电势到无限远电势逐渐降低，且关于O点对称 。 例3： 下列关于电势和电势能的说法，正确的是( ) A. 对于一个确定的点电荷，在电势越高的位置，其电势能一定越大 B. 在电势一定的位置，放入某点电荷的电荷量越大，该点电荷的电势能一定越大 C. 正电荷在电场中某点的电势能一定大于负电荷在该点的电势能 D. 在电场中移动一电荷，若静电力对其做负功，则其电势能一定增大 4、典例分析 [解析]选D。电势能既与电势有关，又与电荷量以及电性有关，对于一个确定的负点电荷在电势越高的位置，其电势能反而越小，故 错误；在电势一定的位置，电势能与电性和电荷量大小有关，放入某点电荷的电荷量越大，该点电荷的电势能不一定越大，比如：在电势为负的位置，放置的正电荷电荷量越大，电势能越小，故 错误；在电势为负的同一位置，放置正电荷的电势能比负电荷具有的电势能小，故 错误；根据静电力做功与电势能的关系，可知在电场中移动一电荷，若静电力对其做负功，则其电势能一定增大，若静电力做正功，则电势能减小，故 正确。 4、典例分析 例4： （多选）将带电荷量为 的电荷从无限远处移到电场中的 点，需要克服静电力做功 ，取无限远处的电势为零，下列说法正确的是( ) A. 在 点的电势能为 B. 点的电势 C. 未移入电场前， 点的电势为0 D. 未移入电场前， 点的电势为 4、典例分析 [解析]选AD。电荷从无限远处移到电场中的 点克服静电力做功，电荷的电势能增加，电势能的增加量为 ，无限远处的电势为零，无限远处电势能也为零，则 在 点的电势能为 ，故 正确；根据电势能与电势的关系可得 点的电势 ，故 正确； 点的电势是由电场本身决定的，与 点是否有电荷存在无关，所以在 未移入电场前， 点电势仍为 ，故 、 均错误。 4、典例分析 四、课堂总结 第1节 电势能和电势 电势能与电势 电势能 电势 电场力做功的特点 电势能 概念、特征 判断方法 定义 特征 电势高低的判断方法 四、课堂总结 五、练习与应用 第1节 电势能和电势 五、练习与应用 1. （多选）以无穷远处电势为零，下列关于电势与电势能的说法正确的是( ) A. 电荷在电场中电势高的地方电势能大 B. 在电场中的某点，电荷量大的电荷具有的电势能比电荷量小的电荷具有的电势能大 C. 在正点电荷形成的电场中的某点，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能大 D. 在负点电荷形成的电场中的某点，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能小 六、练习与应用 [解析]选 。正电荷在电场中电势高的地方电势能大，负电荷在电场中电势高的地方电势能小，故 错误;负电荷在电场中电势越高的地方电势能越小，负电荷所带电荷量越大，电势能越小，故 错误；在正点电荷形成的电场中的某点，电势为正值，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能大，故 正确；在负点电荷形成的电场中的某点，电势为负值，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能小，故 正确。 六、练习与应用 2. 在静电场中，将一负电荷从 点移到 点，静电力做了负功，则( ) A. 点的电场强度一定比 点大 B. 电场线方向一定从 指向 C. 点的电势一定比 点低 D. 该电荷的动能一定减小 六、练习与应用 [解析]选 。将一负电荷从 点移到 点，静电力做了负功，则可知静电力的方向与 的夹角大于 ，而电场线方向不一定从 指向 ，也不能确定两点电场强度的大小， 、 错误；静电力做负功，则电势能增加，因为电荷带负电，则 点的电势一定比 点低， 正确；静电力做负功，但是电荷受的合外力不一定做负功，则该电荷的动能不一定减小， 错误。 3. （多选）如图所示，在正方体的一个顶点固定着电荷量为 的正点电荷， 、 、 为与该点电荷相邻的顶点，则下列说法正确的是( ) A. 、 、 三点的电势相等 B. 、 、 三点的电场强度相同 C. 、 两点连线上的电势先升高后降低 D. 带负电的试探电荷沿 、 连线运动时电势能始终不变 六、练习与应用 六、练习与应用 [解析]选 。由题可知， 、 、 三点到场源电荷 的距离相等，故 、 、 三点的电势相等， 正确； 、 、 三点的电场强度大小相等，方向不同，故 错误； 、 两点连线上的点离场源电荷先近后远，故电势先升高后降低，故 正确；带负电的试探电荷沿 、 连线运动时电势能先减小后增大，故 错误。 4. 如图所示，电场中有 、 两点，则下列说法正确的是( ) A. 电场强度 B. 电势 C. 将 电荷从 点移动到 点静电力做正功 D. 将 电荷分别放在 、 两点时具有的电势能 六、练习与应用 六、练习与应用 【解析】选 。电场线的疏密表示电场的强弱，所以电场强度 ，故 错误；沿电场线方向电势降低，所以电势 ，故 错误；电场的方向就是正电荷受力方向，所以将 电荷从 点移动到 点静电力做正功，故 正确；因为 点电势大于 点电势，而根据电势能的定义式可知，将 电荷分别放在 、 两点时具有的电势能 ，故 错误。 感谢观看 Thank you for listening Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $