【公开课】电势能和电势+课件高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十章

静电场中的能量10.1电势能和电势一个正电荷在匀强电场中只受到静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点时，静电力做了正功WAB。E

ABF

由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。根据能量守恒定律可知，动能增加就意味着有某种形式的能量在减少请大家思考？新课导入静电力做功的特点01MEABθ+qF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W=F·|AB|cosθ=q

E·|AM|问题2：将正的检验电荷q从A沿折线移至B，求电场力的功对AM:W1=qE·|AM|对MB:W2=0对全程:W=W1+W2=qE·|AM|MEABθ++qF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W=W1+W2+W3+…

=qE·|AM|W1=q

E

·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………x1+x2+x3+…=?MөEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFMx1x2x3QPFΔd问题4：将+q沿蓝色曲线由A移到B,求电场力的功将-q由A移到B的过程，电场力对电荷做功为：dAB+qELθ(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.试探电荷q只受电场力作用由A运动到B（图中灰色曲线），能量如何变化？B+MAFөq+2.由能量守恒定律，增加的动能由什么能转化而来？3.试探电荷q由不同位置运动到B，能量变化相同吗？WG＝mgh1－mgh2定义:重力势能Ep＝mgh重力做的功等于重力势能的减少量重力做功的特点（A→B）

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？电势能022.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-EpBEAB+qFO1.定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用符号EP表示。3.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关；4.电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有。5.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？qQ我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。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。EAB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。6.电势能的大小：总结：

将不同质量的物体从地面搬到楼顶，重力势能的变化不同，但是楼顶的“高度”是一定的。

将质量m的物体提升h高度，重力势能增加mgh；将质量为2m的物体提升h高度，重力势能增加2mgh；将质量为3m的物体提升h高度，重力势能增加3mgh。

匀强电场中任取一点A，取一点B，并规定电荷在B点的电势能为0，引入检验电荷置于A，其电势能为EPA。则从A点移到B点时电场力做功为WAB=EPA。q+1CEPAE0+2C……-1C-2C……2E0……-E0-2E0……EqFAB+该“常量”是否相当于电场中的“高度”？该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。EABθ++qFB为零势能参考点该比值称为A点的电势q从A移到B，求EPA与q的比值：什么是电势呢？电

势031V=1J/C1.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？ABE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说明：沿电场线方向电势降低最快。断判的低高势电沿电场线方向，电势越来越低。正电荷在电势能大的地方电势高，负电荷相反。静电力对正电荷做正功，则电势降低。离带正电的场源电荷越近的点，电势越高。ABE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拓展1：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；O2.两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)。++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；O拓展2：等量同种正点电荷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

。++--1.两电荷连线上，由负电荷到连线中点O电势逐渐升高，且关于O点对称；O拓展3：等量同种负点电荷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升高，且关于O点对称。

--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qQ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ABE沿电场线方向，电势越来越低。相对性课堂总结典例分析041．正点电荷电场分布如图，该正点电荷电量为Q。A、B、C是电场线上的三个点。另一正点电荷在静电力作用下，沿电场线由A点移至B点的过程中，静电力做功为W1，将该正点电荷从A点移至C点再移至B点过程中静电力做功为W2，则（）A．

B．

C．

D．A2．如图，等量正点电荷连线的中垂线上，放置两检验电荷a、b。取无穷远处为零势能点，以下描述a、b电荷的电势能Ep与其所带电量q的关系，可能正确的是（）A．

B．C．

D．A3（多选）一带负电粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示，则粒子在从x1向x3运动的过程中，下列说法中正确的是（）A．在x1处粒子速度最大B．在x2处粒子加速度为零C．在x3处电势最高D．在x2处电势为零【正确答案】BC4（多选）（2022·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测）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】BD5如图所示，d处固定有负点电荷Q，一个带电质点只在电场力作用下运动，射入此区域时的轨迹为图中曲线abc，a、b、c、d恰好是一正方形的四个顶点，则有（）A．a、b、c三点处电势高低关系是B．质点由a到c，电势能先增加后减小，在b点动能最小C．质点在a、b、c三点处的加速度大小之比为D．若将d处的点电荷改为+Q，该带电质点的轨迹仍可能为曲线abc【正确答案】B6（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】CD7如图所示，A、B为两个等量异种点电荷连线上的两点（其中B为连线中点），C为连线中垂线上的一点．今将一带正电的试探电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C。下列说法中正确的是（

）A．A点的场强比C点的场强大B．A点的电势比C点的电势低C．从A点移到B点的过程中，静电力对该试探电荷做负功D．从B点移到C点的过程中，该试探电荷的电势能减小A．等量异种点电荷的连线上B点电场强度最小，中垂线上B点电场强度最大，所以A点场强大于C点场强，A正确；B．沿电场线方向电势降低，A点电势高于B点电势，等量异种点电荷连线的中垂线是等势面，C点电势等于B点电势，所以A点的电势比C点的电势高，B错误；C．正电荷受到的电场力与电场线方向相同，所以将带正电的试探电荷从A移到B，电场力做正功，C错误；D．等量异种点电荷连线的中垂线是等势面，将带正电的试探电荷从B点移到C点的过程中，该试探电荷的电势能不变，D错误。8．如图所示为一孤立的负点电荷形成的电场，一带电粒子仅在电场力的作用下以某一速度进入该电场，依次经过A、B、C三点，其中A、C两点与点电荷的距离相等，B点是轨迹上距离点电荷最近的点，则下列说法正确的是（）A．该粒子在B点时的加速度最大B．A、C两点的电场强度相同C．粒子在B点的电势能小于在C点的电势能D．粒子带正电A9．如图所示，AB是某电场的一条电场线，若有一质子以某一初速度并且仅在电场力的作用下，沿AB由点A运动到点B，其速度图像如图所示。下列判断正确的是（）A．A点的场强大 B．B点的场强大C．A点的电势高 D．B点的电势高【答案】AD10．一根固定的、绝缘的、光滑的水平杆上套着一个带电小球，AC和CB的长度相同，空间存在静电场，小球在A点获得初动能，从A运动到B的过程中，小球的

图像如图所示，下列说法正确的是（）A．小球先做变加速运动后做匀减速运动B．小球在AC段运动的加速度一直小于CB在段运动的加速度C．小球在AC段的运动时间小于CB段的运动时间D．A到C和C到B两个过程中电场力对小球做功相同【答案】AC检

测061．在光滑绝缘的水平面上有A、B、C三点，构成一个边长为a的正三角形，O点是正三角形的中心，D、E、F分别是AB、BC、CA的中点。在A、B、C三点分别固定有电荷量均为+q的点电荷，k为静电力常量，下列说法正确的是（）A．D、E、F三点的电场强度相同B．A点的点电荷所受的库仑力大小为C．若将另一电荷量为+q的点电荷轻放于O点，它将向C点运动D．若将另一电荷量为+q的点电荷从D点移到E点，再从E点移到F点此电荷的电势能将增加【详解】A．由图根据电场的叠加原理可知，D、E、F三点的电场强度的大小相等，但方向不同，故A错误；B．由库仑定律可知，B、C两点对A点的点电荷的库仑力大小均为

，两库仑力的夹角为60°，所以A点的点电荷受到的合力大小为故B正确；C．三个点电荷在O点激发的电场强度的矢量和为0，所以将另一电荷量为+q的点电荷轻放于O点，它将静止不动，故C错误；D．根据对称关系，D、E、F三点的电势相等，所以将另一电荷量为+q的点电荷从D点移到E点，再从E点移到F点，此电荷的电势能不变，故D错误。故选B。2．A、B是电场中的一条电场线，若将一个带负电的点电荷由A点静止释放，它在沿电场线从A向B运动过程中的

图像如图所示，A、B两点的电势和场强E的大小关系是（）A． B．C．D．B反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，则下列说法中正确的是（）A．反天刀尾部带正电B．B点电势高于C点电势C．B点和C点的电场强度可能相同D．将一负电荷从A点沿虚线移到C点，电场力对其做负功【正确答案】B3．静