1.4 电势能与电势 课件 -2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电势能和电势”，从电场强度切入，通过“力做功引起能量转化”衔接旧知，推导匀强电场中电场力做功与路径无关的特点，类比重力做功引出电势能，进而定义电势和等势面，构建完整知识链。 其亮点在于运用类比推理（如电势类比电场强度）和模型建构（典型电场等势面），结合例题与图像练习，强化能量观念和科学思维。课堂小结对比表格清晰，助力学生深化物理观念，教师使用可高效落实核心素养。

授课教师： 粤教版（2019）高中物理必修第三册课件 第一章 静电场的描述 第四节 电势能和电势 物思理 目录 3、电势 4、等势面 第4 电势能和电势 探究新知 2、电势能 1、电场力做功 物思理 2 我们学习了电场强度的概念，知道它是描述电场性质的物理量，电荷在电场中受到静电力的作用，力能够做功，做功就会引起能量的转化，我们也可以从功和能的角度去研究电场。 E A B F 电场力做功的特点是什么呢？ 新课导入 物思理 电场力做功 01 PART. 物思理 电场力做功 M E 1.将电荷q从A沿直线移至B A B ө + q + q F 静电力做功 WAB = F·|AB|cosθ=qE·|AM| 匀强电场 M ө E A B 2.将电荷q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| + q F + q F 物思理 3.将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力的功 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 电场力做功 物思理 (对于非匀强电场也适用) 这与什么力做功相似呢？ 重力做功 电场力做功特点：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。 规律总结 电场力做功 物思理 功和能量的变化密切相关。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？ 类比推理 电场力做功 物思理 电势能 02 PART. 物思理 电势能 1、定义：电荷在电场中具有势能，称为电势能。同样用表示。 2、电场力做功与电势能的关系: 电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大 电场力做的功等于电势能的减少量 电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小 4、电势能是标量，有正负、无方向。 E A B + q F 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。 物思理 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 0-EPB=WAB,即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， 则有 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。 5.电势能的大小： 总结： 电势能 物思理 【例1】　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，克服电场力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，电场力做了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？ 电势能 解：(1) WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J。 据W=-ΔEp, 即 ΔEp =- W= 1.8×10－5 J ，故该电荷的电势能增加了1.8×10－5 J。 (2)如果规定A点的电势能为零，由公式WAB＝EpA－EpB，得该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J； 同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J。 物思理 电势 03 PART. 物思理 前面学习到:将一个电荷放入电场中，电荷会受到电场力作用，电场力（F）与电荷所带电荷量（q）有关，但是他们的比值能独立反映电场力的性质，于是定义为：电场强度E（E=F/q） 如今:将一个电荷放 入电场中，电荷会具有电势能，电势能（Ep）也与电荷所带电荷量（q）有关，但是他们的的比值同样也可以独立反应电场能的性质，于是定义为一个新的物理量：电势ϕ （ ϕ= Ep /q） 电势 物思理 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。 电势 ϕA 物思理 电势表示的... text has been truncated due to evaluation version limitation. 如何比较电势的高低？ 电势 规律：沿电场线的方向，电势越来越低：φ A ＞ φ B A B E 判断. ①沿电场线方向，电势逐渐降低 （ ） ②电势降低的方向一定是电场线的方向（ ） ③电势降低最快的方向一定是电场线的方向 （ ） E + q + q F 物思理 【例2】　如果把电荷量为q＝＋1.0×10－8 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4 J，那么：（1）q在A点的电势能和A点的电势各是多少？（2）q未移入电场前，A点的电势是多少？ 【解析】　(1)取无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即φ∞＝0，Ep∞＝0。由W∞A＝Ep∞－EpA 得EpA＝Ep∞－W∞A＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J，再由φA＝ 得φA＝1.2×104 V。 电势 (2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2×104 V。 物思理 等势面 04 PART. 物思理 2. 几种典型电场的等势面 （1）点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面 （2）等量异种点电荷电场中的等势面：两簇对称曲面和对称中心面 定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面 等势面 物思理 （3）等量同种点电荷电场中的等势面：两簇对称曲面 （4）匀强电场中的等势面：垂直于电场线的一簇平面 E 等势面 3. 等势面的特点 在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。 等势面一定与电场线垂直，并且电场线总是从高等势面指向低等势面。 等差势面分布越密，电场强度越大。 不同的等势面不相交。 物思理 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 电势与电场强度比较 课堂小结 物思理 电场决定了... text has been truncated due to evaluation version limitation. 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 课堂小结 物思理 课堂练习 1、（多选）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 物思理 课堂练习 2、一个点电荷，从静电场中的a点移至b点，其电势能的变化为零，则（　　） A．a、b两点的场强一定相等 B．该电荷一定沿等势面移动 C．作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的 D．a、b两点的电势相等 D 物思理 3.（多选）如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹。粒子先经过M点，再经过N点，以下正确的是（　　） A．粒子在N点的加速度小于在M点的加速度 B．该带电粒子带正电 C．M点的电势低于在N点的电势 D．粒子在M点的电势能大于在N点的电 【正确答案】BD 课堂练习 物思理 4.大气污染日益严重，为了减少污染要求工业尾气需要按照静电除尘器进行除尘才允许排放，下图是静电除尘器的原理示意图，P接负极，外壳Q接正极，废气以一定的速度从底部开口进入，经过除尘后，干净的空气从顶部出来，达到除尘目的。M、n是两粒带电的尘埃（仅受电场力），虚线分别是他们的运动轨迹（　　） A．m 做匀变速直线运动，n做变加速曲线运动 B．m、n一定带正电 C．n的电势能一定增加 D．微粒m在P处的电势高于m处 【正确答案】C 课堂练习 物思理 5.（多选）两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是（　　） A．带正电 B．速度先变大后变小 C．电势能先变大后变小 D．经过b点和d点时的速度大小相同 【正确答案】CD 课堂练习 物思理 6、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( ) A.动能减小 B.电势能增加 C.动能和电势能之和减少 D.重力势能和电势能之和增加 C E a b mg F电 合力向上，合力做正功，油滴动能增加，A错 电场力做正功，电势能减少，B错 根据能量守恒可知，C对、D错 课堂练习 物思理 $