电势能和电势课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册+

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0第10章静电场中的能量10.1电势能和电势学习目标

11、类比重力做功、重力势能认识静电力做功的特点及电势能。2、理解电势能的变化与静电力做功的关系。3、知道常见的电势能零点的规定方法。4、理解电势，会判断电势的高低，解决电势相关的问题。思考讨论2

阅读课本P26-P29内容，五分钟时间，思考下列问题：1、静电力做功有什么特点？其公式是什么？各量代表的含义是什么？2、在电场中，涉及什么能？与静电力做功有什么关系？3、电势能的表达式是什么？具有什么特性？4、什么是电势？类似于重力势能表达式中的哪个量？5、电势是什么量？与电场线之间有什么关系？静电力做功的特点3电荷只在电场力作用下由A处运动到B处，做________运动，加速动能__________速度_______增大增大动能由哪种能转化来？静电力做功的特点31、重力做功的特点是什么？表达式是什么？2、什么是重力势能？表达式是什么？3、重力做功与重力势能之间的关系是什么？4、重力势能具有哪些性质？静电力做功的特点3静电力做功的特点3情况一：沿直线由A点移动到B点

将正的检验电荷q分别沿不同的路径从A移至B，求电场力所做的功的表达式。情况二：沿折线由A点移动到B点WAB=Fcosθ·|AB|=qE·|AM|W1=qE·|AM|W2=0全过程做功WAB=W1+W2=qE·|AM|（A→M）（M→B）静电力做功的特点3情况三：沿曲线由A点移动到B点

将正的检验电荷q分别沿不同的路径从A移至B，求电场力所做的功的表达式。WAB=qE·|AM|由以上三次推导推导我们发现了什么?电场力做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！(可以证明，对于非匀强电场也适用)电势能41.定义：电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能，用Ep表示。正电荷从A点移到B点时，静电力做正功，电荷的电势能减少。正电荷从B点移到A点时，静电力做负功，即电荷克服静电力做功，电荷的电势能增加。电势能4（1）只要电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小（2）只要电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大（3）电场力做的功等于电势能的减少量2.电场力做功与电势能的关系电势能4注意：3.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。WAB=EPA-EP0EPA=WAB（1）通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。（2）电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定，具有相对性。（3）电势能是标量，但有正负。电势能为负表示电荷在该处的电势能小于零电势能处。（4）电势能具有系统性，是相互作用的电荷所共有的。电势能-典例分析4例1：把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中，关于电场力对电荷所做的功及电势能的变化，下列说法中正确的是（）A．电场力做正功，电势能减少B．电场力做正功，电势能增如C．电场力做负功，电势能增加D．电场力做负功，电势能减少A电势能-典例分析4例2.一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5×10－6JD．电荷的动能增加了5×10－6JC电势能-典例分析4例3、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上,有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是()A.电子的电势能始终增多B.电子的电势能始终减少C.电子的电势能先减少后增加D.电子的电势能先增加后减少C电势能-典例分析4例4.甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的垂直平分线，O是连线中点。（1）在甲图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？（2）在乙图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？（1）否；否（2）是；是；变小电势能-典例分析4

电势能-典例分析4例6.在电场强度为60N/C的匀强电场中有A、B、C三个点，AB为5cm，BC为12cm，其中AB沿电场线方向，BC和电场线方向夹角为60°。将电荷量为4×10-8C的正电荷从A点移动到B点，再从B点移动到C点，静电力做了多少功？若将该电荷直接从A点移动到C点，静电力做的功又是多少？电势能-典例分析4例7.将带电量为6×10-6C的正电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定C点的电势能为零，则该电荷在A点和B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？电势5

+

过程电荷A到Bq－q2qnq

-103-103-103-103

与电荷正负及电量均无关，是由电场本身决定的。物理学中用电势来描述电场这个特性。电势51、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，EP及q含符号）3、单位：伏特，符号为V

4、电势只有大小，没有方向，是标量5、电势具有相对性电势是相对于零势能参考点的，一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0。与重力势能的类比6.物理意义:反映电场能的性质（

φ与是否放检验电荷、电性、电荷量都无关，由电场本身决定）电势5比较电势的高低方法一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正功负功减少增加降低结论：沿电场线方向电势逐渐降低。电势5比较电势的高低方法二1、电场中移动正电荷电场力做正功，则电势φ降低电场力做负功，则电势φ升高2、电场中移动负电荷电场力做正功，则电势φ升高电场力做负功，则电势φ降低

+

－

电势5比较电势的高低方法三可得：

正电荷在电势能大的地方电势高，

负电荷在电势能大的地方电势低根据电势计算公式:说明：由公式进行计算，q、EP带正负号计算电势5比较电势的高低方法四根据离场源电荷的远近来比较离正电荷越近的地方电势越高、离负电荷越近的地方电势越低取无穷远处的电势为零正点电荷电场中各点的电势大于零负点电荷电场中各点的电势小于零电势5结论：（1）沿着电场线方向电势逐渐降低。（2）根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断①只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移到电势低的点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点。②移动正电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势高处移到电势低处，做负功时相反。③移动负电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势低处移到电势高处，做负功时相反。电势5电势与电场强度的比较：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5电势与电场强度的比较：结论：1、E大处φ不一定高；φ高处E不一定大2、φ为零处E不一定为零，E为零处φ不一定为零

电势φ电势能Ep物理意义相关因素矢标量单位联系电势5电势能与电势的区别与联系：反映电场能的性质反映电荷在电场中具有的能由电场本身决定，与检验电荷无关由电场和电荷共同决定标量伏特V焦耳Jφ＝Ep/q电势—典例分析5例1.在电场中，A点的电势高于B点的电势，则（）A．A点的场强一定大于B点的场强

B．同一电荷在A点的电势能一定大于在B点的电势能

C．把负电荷从A点移到B点，电场力做负功

D．把负电荷从A点移到B点，电场力做功与电荷在电场中的轨迹有关C电势—典例分析5例2.如图所示，有一固定的点电荷Q，在Q的左方30cm处为A点，若A点处有一个电量为q＝1.0×10﹣9C的正点电荷，测出它受到的电场力为F＝2.0×10﹣5N，方向水平向右。求：（1）A点的电场强度及电荷Q的电荷量；（2）若将该正点电荷从无穷远处移至A点，电场力做了1.0×10﹣7J的正功，则该点电荷在A点的电势能及电势各为多少？（取无穷远处电势为零）电势—典例分析5例3．如图所示，a、b两点位于以负点电荷﹣Q为球心的球面上，将两个试探电荷q1、q2分别置于a、b两点，下列说法正确的是（）

A．a点电势大于b点电势 B．a点电场强度与b点电场强度相同 C．若规定无穷远处电势为零，a、b两点的电势均为负值 D．若将q1、q2分别移动到无穷远处，电场力做功一定相等C电势—典例分析5例4．图中带箭头的直线是某电场中的一条电场线，在这条直线上有a、b两点，若用Φa、Φb表示a、b两点的电势大小，则（）A．电场线是从a指向b，所以有Φa>ΦbB．a、b两点的场强方向相反C．同一负电荷在b点的电势能小于在a点的电势能D．若此电场是由一负点电荷所产生的，则有Ea>EbA电势—典例分析5例5．如图所示，在匀强电场中虚线为电场线，O、A、B、C四点共线，且AB=2OA=2BC=6cm，θ=600．已知A点电势为零，一电子在O点电势能为-6eV，则下列说法正确的是（）A．O点的电势为-6VB．电场线方向水平向右C．场强大小为200V/mD．电子从O点移动到C点电势能降低B电势—典例分析5例6．在静电场中，下列说法正确的是（）A．场强越大的地方，电势一定越高B．电势具有相对性，与零电势点的选取有关，电势差与零电势点的选取无关C．匀强电场中，如果沿某个方向电势是降低的，则此方向即为电场线方向D．电势越高的地方，正电荷具有的电势能一定越大BD电势—典例分析5例7．如图为一对等量异种点电荷，电量分别为+Q、-Q。实线为电场线，虚线圆的圆心O在两电荷连线的中点a，b，c，d，为圆上的点，下列说法正确的是（）A．a，c两点的电势相同B．b，d两点的电场强度相同C．同一负电荷在a点的电势能等于d点的电势能D．正电荷从d点运动到b点的过程中，电场力做负功BC电势—典例分析5例8．将一原来不带电的金属小球N放在一带电小球M的旁边，它们在周围空间产生电场，其电场线分布如图所示。则下列说法中正确的是（）A．A点的电势低于B点的电势B．由于静电感应，小球N左端应带负电，右端应带正电C．一带负电粒子在A点的电势能小于在B点