电势能和电势高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.1电势能和电势知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能的含义。1.理解静电力做功的特点、电势能和电势的概念。（物理观念）2.明确电势能、电势、静电力做功间的关系。（科学思维）3.了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及等势面与电场线的关系。（物理观念）新课引入

古代，人们用弩来加速箭，箭的速度能达到102m/s数量级；后来，人们又在枪膛中用火药加速子弹，子弹的速度能达到103m/s数量级。匀强电场EθMAB+F+如果不是沿直线运动呢路径一：沿着AB移动电荷，电量为q，静电力做功+路径二：沿着AMB移动电荷，静电力做功静电力垂直速度，不做功结论：以上两种不同路径中静电力对q所做的功一样一、静电力做功的特点匀强电场EθMAB+如何处理曲线问题？微元法：将曲线AB分成无数小段，设想q都从起点沿着电场线方向、再垂直电场线方向到达终点结论：在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关同样适用于非匀强电场W1=qE·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………x1+x2+x3+…=?W=W1+W2+W3+…=qE.|AM|一、静电力做功的特点静电力做功与电荷运动路径无关,由电荷在电场初末位置来决定.一、静电力做功的特点BMAFq+甲乙丙Eθ同样适用于非匀强电场类比回忆：与静电力做功有相同特点的力还有哪个？过程建构1.静电力做功的特点.静电力对电荷所做的功,与电荷在电场中的初、末位置有关,与电荷经过的路径无关.这个结论既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场.(1)在匀强电场中,静电力做功为W=qEd,其中d为电荷沿电场线运动的位移.(2)静电力做功与重力做功相似,只要电荷在电场中的初、末位置确定了,移送电荷做的功就是确定值.2.静电力做功正负的判断.(1)电荷做直线运动:根据静电力和位移方向的夹角判断.若静电力和位移方向的夹角为锐角,静电力做正功;夹角为钝角,静电力做负功;静电力和位移方向垂直时,静电力不做功.(2)电荷做曲线运动:根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断.静电力和瞬时速度方向的夹角为锐角时,静电力做正功;夹角为钝角时,静电力做负功;夹角为90°时,静电力不做功.(3)若物体只受静电力作用,可根据动能的变化情况判断.若物体的动能增加,则静电力做正功;若物体的动能减少,则静电力做负功.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）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)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。

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：【情景1】如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并思考以下问题：

（1）分别求出将+1C、+2C、+3C点电荷从A点移到O点电场力做功；（2）若规定O点为零势能面，分别求出三个点电荷在A点的电势能；（3）算出每个点电荷在A点的电势能与其电荷量的比值，并归纳有什么规律？

三、电势电势：描述电场的能的性质的物理量。问题：我们该衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的_______的比值2．公式：φ＝______。3．单位：国际单位制中，电势的单位是________，符号是V。1V＝1J/C。三、电势电荷量伏特

小结：计算电势首先要规定零电势处，电势有正负，正、负分别表示该处的电势比零电势处电势高或低，而不是方向，因此电势是标量。

4．特点①相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势点的位置有关，常取离场源电荷________或大地的电势为0。②标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有________。三、电势无限远处正负

【情景2】如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题：（1）求出将+1C点电荷从B点移到O点电场力做功；（2）若规定O点为零势能面，求出点电荷在B点的电势能；（3）出B点的电势，并与A点的电势对比，分析沿电场线方向电势如何变化？

三、电势5．变化情况沿着电场线方向电势逐渐降低电势降低最快的方向为电场线方向三、电势课堂练习（多选）下列各量中，与检验电荷无关的物理量是()A.静电力B.电场强度C.电势能D.静电力做的功E.电势BE课堂练习下列关于电势和电势能的说法，正确的是()A.对于一个确定的点电荷，在电势越高的位置，其电势能一定越大B.在电势一定的位置，放入某点电荷的电荷量越大，该点电荷的电势能一定越大C.正电荷在电场中某点的电势能一定大于负电荷在该点的电势能D.在电场中移动一电荷，若静电力对其做负功，其电势能一定增大D课堂练习直角三角形ACB中∠A=60°，电量为q