电势能 电势 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

新人教版必修三第十章

静电场中的能量第1节电势能电势新课引入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是一种什么形式的能量在减少呢？

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。从做功角度研究能量是我们常用的思路，静电力做功有什么特点呢？二、光的折射学习任务一：静电力做功的特点

质量为的小球，在地面附件不管如何运动，受到的重力都等于，方向竖直向下用类比法研究电场能的性质

一个带电量为的正试探电荷在匀强电场中，不管怎样运动，受到的静电力大小都等于，方向与场强方向相同。重力做功的特点与路径无关，由初末位置的高度差来决定静电力做功是否具有这样的特点？二、光的折射学习任务一：静电力做功的特点情景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|情景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|二、光的折射学习任务一：静电力做功的特点情景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·x2…………二、光的折射学习任务一：静电力做功的特点

在匀强电场中移动电荷时,电场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任意电场都是成立的总结：学习任务二：电势能

重力做功反映了与初末位置有关的一个物理量的变化。EP=mghWG=mgh1-mgh2=－ΔEp电场力做功反映了与初末位置有关的一个物理量的变化。W电

=Ep1-Ep2=－ΔEp物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关。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1.电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能，这种势能叫电势能（Ep）。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。把正电荷从A点移到B

+

把正电荷从B点移到A

-

学习任务二：电势能2.电势能与电场力做功的关系：二、光的折射学习任务二：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？我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。例如：EpA=3J比0势能点多3J

EpB=-3J比0势能点低3JEpA＞EpB二、光的折射学习任务二：电势能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=-1.2×10-5JEPB=3×10-5J

EPA=-3×10-5J当堂训练

电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能”呢？

电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。学习任务三：电势在匀强电场的AB两点间分别移动电荷，若取B点的电势能为零,若点电荷的电量为q则A点的电势能为多少?EPA/q一定吗？学习任务三：电势1.寻找表示电场能的性质的物理量设EPB

=0匀强电场EABθ++qF若点电荷的电量为nq哪？学习任务三：电势同理匀强电场EABθ++qF该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。可以证明，对其它电场同样使用（6）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。（2）.公式(计算时要代入正负号)(有正负,负电势表示该处的电势比零电势低)（5）电势具有相对性1V=1J/C（3）单位:伏特(V)三、电势（1）.定义电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。学习任务三：电势（4）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）2.电势问题：正（负）电荷顺（逆）着电场线运动，电场力做什么功，电势能如何变？电势如何变？正.顺：电场力做正功，电势能减少，电势降低。正.逆：电场力做负功，电势能增加，电势升高。负.顺：电场力做负功，电势能增加，电势降低。负.逆：电场力做正功，电势能减少，电势升高。结论：

顺着电场线电势逐渐降低（电场线指向电势降低的方向）学习任务三：电势例题将一电量为q=-2×10-6C的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A，电场力做功4×10-5J，求A点的电势

A。（设

P=0）解:设场外一点P的电势为从PA,电场力做的功PAEW-=使用公式求某点的电势时，必须代正、负号

电势φ电势能Ep物理意义反映电场的能的性质的物理量反映电荷在电场中某点所具有的能量相关因素电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷q无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的大小电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，为负值正点电荷(＋q)电势能的正负跟电势的正负相同；负点电荷(－q)电势能的正负跟电势的正负相反单位伏特V焦耳J联系φ＝Ep/q或Ep＝qφ，二者均是标量电势能大小的判断请熟记，正电荷在电势高的地方电势能大3.电势能与电势的区别与联系学习任务三：电势

电势φ电场强度E物理意义描述电场能的性质描述电场力的性质大小(1)电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置(零电势点)间的电势差(2)φ＝Ep/q，φ在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能(1)电场中某点的电场强度等于放在该点的点电荷所受的电场力F跟点电荷电荷量q的比值(2)E＝F/q，E在数值上等于单位电荷在该点所受到的静电力矢标性标量矢量单位VN/C或V/m联系(1)电势沿着电场强度的方向降低(2)大小之间不存在任何关系，电势为零的点，电场强度不一定为零；电势高的地方，电场强度不一定大；电场强度为零的地方，电势不一定为零；电场强度大的地方，电势不一定高。学习任务三：电势4.电势与电场强度的区别与联系电势高低判断方法（2）场源电荷判断法：离场源正电荷越近，电势越高，离场源负电荷越近，电势越低.若以无穷远处电势为零，正点电荷周围各处的电势都为正，负点电荷周围各处的电势都为负。（1）沿电场线(场强)方向电势逐渐降低（且降低的最快）。即电场线指向电势降低的方向。（3）电势能判断法：正电荷在高电势处电势能较大；负电荷在低电势处电势能较大.拓展当堂达标检测1．如图，在电场强度为的匀强电场中有A、B、C三个点，AB为5cm，BC为12cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向的夹角为。将电荷量为的正电荷从A点移到B点，再从B点移到C点，静电力做了多少功？若将该电荷沿直线由A点移到C点，静电力做的功又是多少？解析：静电力做功电场力做功与路径无关，则将该电荷沿直线由点移到点，静电力做的功仍为当堂达标检测2.把的试探电荷放在电场中的A点，具有

的电势能，求：(1)A点的电势；(2)若把的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能是多少？解析：(1)A点的电势

(2)若把q2=2×10-10C的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能是

当堂达标检测3.回答下列题目后小结：如何根据试探电荷的电势能来判断电场中两点电势的高低？(1)q在A点的电势能比在B点的大，A、B两点哪点电势高？(2)-q在A点的电势能比在B点的大，A、B两点哪点电势高？(3)Q在E点的电势能为负值，-q在F点的电势能是负值，E、F两点哪点电势高？解析：(1)+q在A点的电势能比在B点大，根据电势的定义式，可知A点的电势较高。(2)-q在C点的电势能比在D点大，根据电势的定义式可知D点的电势较高。(3)+q在E点的电势能为负值，-q在F点的电势能也为负值，根据公式知E点的电势为负值，F点的电势为正值，故E点电势低于F点电势。由以上分析可知：正电荷的电势能大的地方电势高；负电荷在电势能小的地方电势高。当堂达标检测4.根据图解答以下题目，然后进行小结：如何根据匀强电场的电场线来判断两点电势的高低？

(1)M、N是匀强电场中同一条电场线上的两点，哪点电势高？(2)M、P是匀强电场中不在同一条电场线上的两点，AB是过M点与电场线垂直的直线，则M、P两点哪点电势高？解析：(1)M、N是匀强电场中同一条电场线上的两点，因正电荷从M到N电场力做正功，则电势能减小，则M点电势高；(2)AB是过M点与电场线垂直的直线，AB是等势线，而等势线上各点电势高于P点，可知M点电势高于P点电势。总结：若匀强电场中的两点在同一电场线上，则沿电场线电势降低，从而判断两点电势高低；若两点不在同一电场线上，则可先做过其中一点的等势线，找到与另一点在同一电场线上的位置，然后判断电势高低。当堂达标检测5．如图，A、B是点电荷电场中同一条电场线上的两点，把电荷量为的试探电荷从无穷远移到A点，静电力做的功为；把为的试探电荷从无穷远移到B点，静电力做的功为。请判断：场源电荷是正电荷还是负电荷？场源电荷的位置是在A、B的左边还是右边？解析：由题意知，试探电荷

在A点具有的电势能为试探电荷q2在B点具有的电势能为则A、B两点的电势分别为因为无穷远处电势为零，又，所以场源电荷为负电荷，电场线方向是从高电势指向低电势，所以电场线方向是从B