101电势能和电势课件高二上学期物理人教版

10.1

电势能和电势第十章静电场中的能量

人教版（2019）必修第三册学习目标1.通过计算在匀强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功跟路径无关的特点。2.通过类比重力势能引入电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法，并进一步认识到物理学的和谐统一性。3.理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的电势能零点的规定方法。4.通过建立电势概念的过程，理解电势是通过能的角度描述电场的物理量。会判断电场中两点电势的高低。

一个正电荷在电场中从A点由静止释放运动到B点,静电力做了正功，该电荷的动能增加了，那么就意味着另外一种能量减少了，这是一种什么形式的能量呢？E+Aq+Bd导入新课F。重力做功跟路径无关质量为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。带电量为q的正电荷在匀强电场中某位置的静电力qE也是一定的，与运动状态也无关。思考：静电力做功是否也具有这一特点呢？一静电力做功的特点思考与讨论【分析】匀强电场场强为E，将电荷量为+q（q>0）的试探电荷分别沿直线AB、折线AMB、曲线ANB从A点移至B点，求静电力分别做的功。WAB＝Fcosθ|AB|＝

qEcosθ|AB|＝qE|AM|对AM：W1=qE·|AM|对MB：W2=0全程静电力对

q所做的功WAMB=W1+W2=qE·|AM|⑴沿直线A-B：⑵沿折线A-M-B：⑶沿曲线ANB移至B:

把曲线分成无数小段，每一小段中，设想q都从起点先沿电场方向、再沿垂直电场方向到达终点。

可得，q沿任意曲线从A点移动到B点静电力所做的功也是W＝qE|AM|。适用于一切静电场【总结】静电力做功特点：与路径无关，仅与电荷的初、末位置有关。

针对练

如图所示，是以电荷＋Q为圆心的一组同心圆(虚线)，电场中有A、B、C、D四点。现将一带正电荷的点电荷由A点沿不同的路径移动到D点，沿路径①做功为W1，沿路径②做功为W2，沿路径③做功为W3，则(

)

A.W2<W3<W1

B.W1＝W2＝W3C.W2>W3>W1D.因不知道＋q的具体数值，故无法进行判断B二电势能●功能关系：重力做功等于重力势能的减少量。WG重力势能变化回顾:W静_____________能变化？思考:由于静电力做功具有跟重力做功一样的特点，类比两类现象：●功能关系：？对象能量功能关系重力场中的物体静电场中的电荷

物体具有重力势能EPAhBh1h2AhBh2h1WG=EpB-EpA⊿EP

=-WBAWG

=EpA-EpBAB物体:WG>0，EpBA物体:WG<，Ep电荷具有电势能EPWAB=EpA-EpBAB+q:W静>，EpWBA=EpB-EpA⊿EP

=-WBA-q:W静<，EpBAWAB为正值，EpA

>EpB，EP↘，减少量=W静WAB为负值，EP↗，⊿EP

=-W静WAB=EpA-EpB=-⊿EP可见，静电力做的功等于电势能的减少量。1.电势能：2.静电力做功与电势能的关系讨论：电势能减少电势能增加静电力做正功静电力做负功正电荷负电荷思考：以顺着电场线移动为例，从电荷移动方向角度分析电荷电势能的变化。【总结】电荷在电场中具有的由相对位置决定的能。3.电势能的相对性思考：若选择电荷在B点的电势能为0，

则该电荷在A点的电势能是多少？EpA

＝WAB

【结论】电荷在电场中某一点具有的电势能,等于把电荷从电场中这一点移动

到0势能位置,静电力所做的功。WAB

＝

EpA

－

EpB由功能关系计算电势能：4.系统性：电荷在电场中的电势能，为电荷与电场系统共有。电势能零点规定：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。EpA＝3×10-7JEpB＝－3×10-7J例题1电场强度为E

=3.0×103N/C，AB的连线长度为l=0.1m，正电荷从A点移动到B点，其电荷量q=1.0×10-9C。⑴电荷的电势能减少了多少？⑵若取电荷在B点的电势能为0，求:电荷在A点的电势能。⑶若取电荷在A点的电势能为0，求:电荷在B点的电势能。E+AqBlF针对练

电荷量为q=﹣3×10-6C的点电荷,从电场中的A移到B，WAB

=﹣6×10-4J，

从B移到C，WBC

=9×10-4J，求：⑴若以B为零势能点，电荷在A点时的电势能？⑵若以C为零势能点，电荷在A点时的电势能？(1)EpA

=WAB

=﹣6×10-4J(2)EpA

′=WAC

=WAB+WBC

=3×10-4J【总结】

在电场强度为E的匀强电场中，有A、o两点，距离为l。若规定电荷在o点的电势能为0，则

三电势⑵电荷﹢nq在A的电势能EpA=________

电势能与电荷量的比值______①电荷在电场中某点的电势能与试探电荷有关；②电荷的电势能与电荷量的比值与电荷无关；③

由电场某点的位置决定。⑴电荷﹢q在A的电势能EpA=________

电势能与电荷量的比值______qElcosθElcosθnqElcosθElcosθ思考：该选用什么物理量来描述电场能的性质？用电势能可以吗？

在电场中的同一点，试探电荷的电势能与电荷量之比一定，这说明什么？【结论】1.定义：单位：伏特

符号：V(1V=1J/C)3.标量性2.公式：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值，叫作这一点的电势。

=(Ep、q严格带正负号)建立概念——电势

由电场某点的位置决定，可以定义为描述电场能的性质的物理量。针对练

把q1=4×10-9C的试探电荷放在电场中的A点，q1具有电势能6×10-8J；求：⑴A点的电势。⑵若把电荷q2=-2×10-10C的试探电荷放在电场中的A点，q2具有电势能多少焦耳？一般取离场源电荷无穷远处的电势为0，实际应用中常取大地的电势为0。4.电势具有相对性电势零点规定：

A=15VEpB=-3×10-9J例题2如图，匀强电场的电场强度E=3.0×103N/C，沿电场线方向三个点A、B和C，A、B与C的距离分别为l1=0.1m和l2=0.04m，若取C点的电势为0。

求:A、B两点的电势。FE+AqBC电势能为0qEl1qEl2El1El23001205.电势降落与电场线方向间关系【结论】沿电场线方向电势降低。顺线降低，逆线升高口诀：思考：结合上面的例题2和电势的定义，沿电场线方向电势如何变化？

=E+Aq+BdF针对练

(多选)如图所示，a，b，c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab中点，a，b电势分别为φa＝5V，φb＝3V，下列叙述正确的是(

)A.a点处的场强Ea一定大于b点处的场强EbB.一正电荷运动到c点时受到的电场力由a指向cC.一负电荷在a点的电势能一定大于在c点的电势能D.一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少BD针对练

如图，匀强电场中有A、B两点，且间距为x＝0.2m，已知AB连线与电场线夹角为θ＝60°，今把一电荷量q＝－2×10－8C的试探电荷放入该匀强电场中，其受到的静电力的大小为F＝4×10－4N，方向水平向左。求：⑴电场强度E的大小和方向；⑵若把该试探电荷从A点移到B点，电势能变化了多少？⑶若A点为电势零点，电荷量q′＝－2×10－8C的试探电荷在B点的电势能为多少？⑴2×104N/C，方向水平向右。⑵增加了4×10－5J⑶4×10－5J⑴定义式法注意：由公式进行计算，q、Ep带正负号计算。方法与技巧：判断电场中两点电势高低

=物理量W静ΔEpΔφ符号-++-另由

可知，假设两点间移动负电荷，即q<0则有

+（φ

）-（φ