电势能和电势+高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第1节

电势能和电势第十章

静电场中的能量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。

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，动能增加就意味着有某种形式的能量在减少。E

ABF是一种什么形式的能量在减少呢？新课导入BMAFөq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？+甲乙丙想一想MEABθ+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|一、静电力做功的特点问题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？2.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。二、电势能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。

寻找表示电势能性质的物理量

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。qEPA+2C……-1C-2C……2E0……-E0-2E0……EqFAB+该“常量”是否相当于电场中的“高度”？+1CE0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？1V=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。三、电

势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电势与电场强度拓展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。相对性课堂总结电势高低的判断方法（1）沿电场线的方向，电势越来越低：φ

A

＞

φ

BABE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（）②电势降低最快的方向一定是电场线的方向（）E+q+qFa、电场中移动正电荷电场力做正功电场力做负功φ↘

φ↗

b、电场中移动负电荷电场力做正功电场力做负功φ↗

φ↘（2）做功判断法（3）场源电荷判断法当规定无限远处φ=0，则：正点电荷电场中各点电势均为正；

负点电荷电场中各点电势均为负。在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高；在负电荷产生的电场中，离它越近电势越低。几种典型电场中各点的电势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各点的电势大于零左侧电势小于零；右侧电势大于零(4)公式法由公式进行计算，q、EP带正负号计算正电荷在电势能越大的地方电势越高；负电荷在电势能越小的地方电势越高类比正负号法则G=mg重力势能EP高度h高度差ΔhF=qE电势能EP电势φ

电势差U试探电荷电性电势高低电势能大小正（+）正（+）正（+）正（+）负（—）负（—）负（—）正（+）负（—）负（—）负（—）正（+）【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】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）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【练习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【练习5】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】B【练习6】（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【练习7】（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