物理人教版（2023）必修第三册 10.1 电势能和电势（共25张ppt）

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第

节

1

电势能和电势

高中物理必修第三册

第十章

一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动

E

在电场力作用下电荷做加速运动,静电力做功使试探电荷的动能增加.

F

思考

W=qE·｜AB｜

试探电荷q沿着电场线平行的直线运动

A

B

+

由动能定理可知：

是什么能量转化为动能呢？

课堂引入

一个质量为m的物体在地面某位置的重力mg是一定的，与运动状态无关；

一个带电量为q的正电荷在匀强电场中某位置的电场力Eq也是一定的，与运动状态也无关。

重力做功具有跟路径无关的特点

静电力做功是否

也具有这一特点？

课堂引入

接下来，我们一起研究一下静电力做功的特点

M

E

1、将电荷q从A沿直线移至B

A

B

+

q

+

q

F

静电力做功

WAB=F·|AB|cosθ=qE·|AM|

匀强电场

2、将电荷q从A沿折线移至B

M

E

A

B

+

q

F

+

q

F

对AM:

W1=qE·|AM|

对MB:

W2=0

对全程:

W=W1+W2=qE·|AM|

一、静电做功的特点

3、将电荷q从A沿曲线移至B:

M

E

A

B

+

q

F

E

A

B

+

q

F

+

q

F

+

q

F

+

q

F

W=W1+W2+W3+…=qE·|AM|

W1=qE·x1

W2=qE·x2

W3=qE·x3

…………

M

x1+x2+x3+…=

X1

x2

一、静电做功的特点

在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关,与电荷的起始位置和终止位置有关。

上述结论对非匀强电场也是成立的

总结：

做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？

一、静电做功的特点

电荷在电场中具有的势能，称为电势能，用符号EP表示

1.定义：

EP

2.单位：

焦耳（J）

3.电场力做功和电势能的关系：

A

B

+

+

EPA

EPB

关系式：

当WAB为正值时，EPA>EPB，表明静电力做正功，电势能减少；

当WAB为负值时，EPA<EPB，表明静电力做负功，电势能增加。

二、电势能

解读：

如何确定某点电势能大小？

(3)系统性：电势能是电荷和电场系统共有，习惯说成电荷具有的电势能

(1)标矢性：电势能是标量，但有正负。

EP

5.电势能的特性：

（2)相对性：电势能大小是相对零势能平面而言，一般以电荷在无穷远处或大地表面处为零势能

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。

例如：EpA=3J比0势能点多3J；EpB=-3J比0势能点低3J

EpA＞EpB

二、电势能

4.电势能的大小：

例题1：右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、b，今将一正点电荷q从a移到b则（）

A.电场力做正功，q的电势能增加

B.电场力做负功，q的电势能增加

C.电场力做正功，q的电势能减少

D.电场力做负功，q的电势能减少

+

v

F

q

F做正功

C

二、电势能

例题2：如图所示,电子沿一条电场线MN从a点运动到b点,电势能增加，则（）

A.电场力做正功，电场方向从M指向N

B.电场力做正功，电场方向从M指向N

C.电场力做负功，电场方向从N指向M

D.电场力做负功，电场方向从M指向N

－

v

e

F

电场力做负功

E

D

二、电势能

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”h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。

电势能是否有相同的特点呢？

三、电势

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+1C

EPAE0

+2C

……

-1C

-2C

……

2E0

……

-E0

-2E0

……

E

q

F

A

B

+

该“常量”有什么样的意义

三、电势

1V=1J/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。

三、电势

固有性：

选定零势能面后，某点的电势是固定的，反映电场中某点能的性质的物理量，仅与电场本身性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关。即不管带电体是带正电还是负电，不影响该点的电势。电势只与电场和零势能面的选取有关。

相对性：

电势有正也有负，电势为正，表示电势相对于零势能面高；电势为负，表示电势相对于零势能面电势低；

对电势的理解

三、电势

如何比较电势的高低？

如何比较电势的高低？

A

B

E

正电荷由A点运动的B点（沿电场线电场力做功

电势能变化

电势变化

降低

正功

减少

结论：沿着电场线方向电势逐渐降低！！！

三、电势

1.公式法：由公式φ=EP/q进行计算，q、EP带正负号计算

正电荷在电势能越大的地方电势越高

负电荷在电势能越大的地方电势越低

2.电场线法（推荐）：

沿着电场线方向，电势逐渐降低。

3.场源电荷距离法：

以无限远处φ=0，

正场源电荷电场中各点电势均为正，离它越近电势越高；

负场源电荷电场中各点电势均为负，离它越近电势越低；

电势高低判断方法

A

B

E

三、电势

电势电场强度E

定义式

物理意义

决定因素

矢/标量

说明电势与电场强度的比较

反映电场能的性质

反映电场力的性质

由电场本身性质决定，与检验电荷无关，某点电势的大小与参考点的选取有关

由电场本身性质决定，

与检验电荷无关

标量

矢量

（1）沿着电场强度的方向，电势降低得最快

（2）二者大小之间无直接关系，φ为零的点，E不一定为零；φ高的地方，E不一定大；E为零的点，φ不一定为零；E大的点，φ不一定高。

三、电势

例题3：将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的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？

增加了1.8×10-5J.

EPC=1.8×10-5J

EPC=-1.2×10-5J

EPB=3×10-5J

EPA=-3×10-5J

三、电势

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

课堂总结

【练习1】（多选）下图为静电植绒的原理图。带负电的金属网中盛有绒毛，真空中带负电的绒毛一旦与布匹上的黏合剂接触就粘贴在布匹上，则带负电的绒毛从带负电的金属网到布匹的运动过程中（）

A．做匀速运动

B．做加速运动

C．电势能逐渐增大

D．运动经过处各点电势逐渐升高

【正确答案】BD

课堂练习

【练习2】（2022·江苏南京·高一期末）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】B

【练习3】（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】BD

【练习4】（2022·广东·禅城实验高中高三阶段练习）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

【练习5】（2022·河南宏力学校高二期末）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