（2021新人教版）高中物理必修第三册10.1 电势能和电势ppt课件.ppt

1、h A B C mg mg mg 复习回顾复习回顾 1 1、功的计算：、功的计算： 功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！ 2 2、重力做功的特点：、重力做功的特点： 与路径无关与路径无关, ,由初末位由初末位 置的高度差来决定置的高度差来决定 3 3、重力做功、重力做功W WG G与重力势能与重力势能 变化的关系变化的关系 12GPPP WEEE 可以引进重力势能的概念可以引进重力势能的概念 在这三次情况下重力做功关系？在这三次情况下重力做功关系？ 4 4、重力势能是相对的、重力势能是相对的, ,须选定零势能参考面须选定零势能参考面 思考：思考： 弹性势能弹性势能 化学能化学能 石子的动能

2、从何而来？石子的动能从何而来？ 箱子的动能从何而来？箱子的动能从何而来？ 功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！ 一个试探电荷在电场中某点由静止释放一个试探电荷在电场中某点由静止释放, , 将如何运动将如何运动? ? E 在电场力作用下电荷做加速运动在电场力作用下电荷做加速运动, ,一段时一段时 间后获得一定的间后获得一定的速度速度, ,试探电荷的试探电荷的动能动能增加增加 +F 什么能转换为动能的呢什么能转换为动能的呢? ? 第第1 1节节电势能和电势电势能和电势 （从能量的角度认识电场）（从能量的角度认识电场） M E 1.1.将电荷将电荷q q从从A A沿直线移至沿直线移至B:B: A

3、 B + q q+q q F 一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点 WAB = F|AB|cos=qE|AM| q q受力吗？多受力吗？多 大？大？ M E A B 2.2.将电荷将电荷q q从从A A沿折线移至沿折线移至B:B: 对对AM:AM:W1 = q E |AM| 对对MB:MB:W2 = 0 对全程对全程: :W = W1 + W2= q E|AM| + q q F + q q F 3.3.将电荷将电荷q q从从A A沿曲线移至沿曲线移至B:B: M E A B + q q F E A B + q q F + q q F + q q F + q q F W = W1 + W2

4、+ W3 + = q E|AM| W1 = q E x1W2 = q E x2 W3 = q E x3 M x1 + x2 + x3 +=? X1 x2 4.4.将电荷将电荷q q从从A A沿其它曲线移至沿其它曲线移至B B，静电力做功？，静电力做功？ 5. 5. 如果移动负电荷，如果移动负电荷，1414结论又如何？结论又如何？ M A B q q F E B + M A F q q + 6. 6. 静电力做功有什么特点？静电力做功有什么特点？ ( (对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用) ) 这与什么这与什么 力做功相力做功相 似呢？似呢？ 在在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功匀强电场

5、中移动电荷时，静电力做的功 与与电荷经过的电荷经过的路径无关路径无关, ,只与只与电荷的电荷的起始位置起始位置 和和终止位置有终止位置有关。关。 做功的过程是一个能量转化的过程，那么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？电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？ 1 1、定义：电荷在电场中具有与其位置有关的能、定义：电荷在电场中具有与其位置有关的能 量叫电势能。量叫电势能。 思考：思考：电场力做功与电势能有什么关系？（联电场力做功与电势能有什么关系？（联 系重力做功与重力势能的关系）系重力做功与重力势能的关系） A B E v A B E v + + 静电

6、力做正功静电力做正功, ,电荷的电电荷的电 势能减少势能减少. . 静电力做负功静电力做负功, ,即电荷克即电荷克 服静电力做功服静电力做功, ,电荷的电电荷的电 势能增加势能增加. . 如果是负电荷呢？如果是负电荷呢？ 电场力做的功等于电势能的电场力做的功等于电势能的减少量减少量 电场力对电荷做电场力对电荷做正功正功，电荷的电势能，电荷的电势能减小减小 电场力对电荷做电场力对电荷做负功负功，电荷的电势能，电荷的电势能增大增大 2、电场力做功与电势能的关系、电场力做功与电势能的关系: 电势能为电势能为负负表示电荷在该处的电势能比零还要小表示电荷在该处的电势能比零还要小 3 3、电势能是、电势能

7、是相对相对的，与零电势能面有关的，与零电势能面有关 通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势能规的电势能规 定为定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上电势能规定为上电势能规定为零零。 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移 动到零势能位置所做的功动到零势能位置所做的功 4 4、电势能是、电势能是标量，标量，有正负有正负 5 5、电势能是电荷和电场所共有的，具有、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性系统性 例例1. 1. 如图如图, ,在场强在场强 的匀强电场中的匀强电场中, , 点电荷点电荷q=+1cq=+1

8、c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场力电场力 做功为多少做功为多少? ?电势能如何变化电势能如何变化? ? C C N N 1 10 0E E 3 3 电荷在电荷在B B点具有的电势能多大？点具有的电势能多大？ 电势能减少电势能减少 E q F AB 设设A A点的电势能点的电势能 0 0E E P PA A WAB = EPAEPB =103J J J1 10 0J J1 10 00 0W WE EE E 3 33 3 A AB BP PA AP PB B 电势能为负表示的电势能为负表示的 物理意义是什么？物理意义是什么？ + 1 1、（多选）一个电荷只在

9、电场力作用下从电场中的（多选）一个电荷只在电场力作用下从电场中的A A点移到点移到B B点时，电场点时，电场 力做了力做了5 51010 6 6J J的功，那么 的功，那么 ( )( ) A A电荷在电荷在B B处时将具有处时将具有5 51010 6 6J J 的电势能的电势能 B B电荷在电荷在B B处将具有处将具有5 51010 6 6J J 的动能的动能 C C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5 51010 6 6J J D D电荷的动能增加了电荷的动能增加了5 51010 6 6J J CDCD 课堂训练课堂训练 增加了增加了1.81.81010-5 -5J J. E EPC PC

10、=1.8 =1.81010-5 -5 J J E EPC PC=-1.2 =-1.21010-5 -5 J J E EPB PB=3 =31010-5 -5 J J E EPA PA= -3 = -31010-5 -5 J J 2 2、将带电量为、将带电量为6 61010-6 -6C C的负电荷从电场中的 的负电荷从电场中的A A点移点移 到到B B点，克服电场力做了点，克服电场力做了3 31010-5 -5J J的功，再从 的功，再从B B移到移到C C， 电场力做了电场力做了1.21.21010-5 -5J J的功，则 的功，则 （1 1）电荷从）电荷从A A移到移到B B，再从，再从B

11、B移到移到C C的过程中电势能共的过程中电势能共 改变了多少？改变了多少？ （2 2）如果规定）如果规定A A点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在B B点和点和 C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？ （3 3）如果规定）如果规定B B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A A点和点和C C 点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？ 电场的电场的力的性质力的性质我们用我们用场强场强E E来描述，那么电场的来描述，那么电场的 能的性质能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用 “电势能电势能”呢？呢？ 电场

12、的能的性质也是电场的能的性质也是电场本身的一种属性电场本身的一种属性，它，它只能只能 由由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。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而电势能的大小是与试探电荷的电量q q有关的（因有关的（因q q越大，越大， 其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就 大），故不能用大），故不能用“电势能电势能”来描述电场的能的性质，我来描述电场的能的性质，我 们引入一个新的物理量们引入一个新的物理量“电势电势”来表示它。来表示它。 取取O O点的电势能为零点的电势能为

13、零,A,A 为电场中任意一点，为电场中任意一点， 则则A A点的电势能点的电势能: : E EPA PA = q E L COS = q E L COS ELCOS q EPA 讨论电势能与电荷的讨论电势能与电荷的 比值：比值： A L O E + q EP 1 V = 1 J/C 三、电势三、电势 1. 1. 定义定义: : 2. 2. 公式公式: : 3. 3. 单位单位: : 伏特伏特(V) (V) ( (计算时要计算时要代入正负号代入正负号) ) 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷在电场中某一点的电势能与它的 电荷量的比值，叫该点的电势。电荷量的比值，叫该点的电势。 ABCD E 0

14、V15V5V 3V 0V18V8V3V 电势中应该注意的问题电势中应该注意的问题 1. 1. 电势具有电势具有相对性相对性, ,确定电势确定电势, ,应先规定电场中某处应先规定电场中某处 的电势为零的电势为零( (通常规定离场源电荷通常规定离场源电荷无限远处无限远处或或大地大地的的 电势为零电势为零) ) 2. 2. 电势是电势是标量标量, ,有正负有正负, ,数值取决于数值取决于零电势零电势的选取的选取. . ( (负电势表示该处的负电势表示该处的电势电势比比零电势处电势低零电势处电势低) ) 电场线指向电势降低的方向电场线指向电势降低的方向 M E A B + q q+q q F 思考：沿

15、着电场线方向思考：沿着电场线方向, ,电势将怎样变电势将怎样变 化化? ? 4 4、如以无穷远处电势为零，则：、如以无穷远处电势为零，则： (1)(1)正电荷（正电荷（+Q+Q）形成的电场中各点的电势均）形成的电场中各点的电势均 为正值为正值 (2)(2)负电荷（负电荷（-Q-Q）形成的电场中各点的电势均）形成的电场中各点的电势均 为负值为负值 3.3.沿电场线方向电势沿电场线方向电势降低，降低的最快降低，降低的最快 5 5、电势是电场本身的属性，与放入该点的电荷电势是电场本身的属性，与放入该点的电荷 情况无关情况无关 例题：将一电量为例题：将一电量为 的点电荷从电场外的点电荷从电场外 一点一

16、点P P移至电场中某点移至电场中某点A, A, 电场力做功电场力做功 求求A A点的电势点的电势. . c c1 10 02 2q q 6 6 J J1 10 04 4 5 5 解解: : 场外一点场外一点P P的电势为的电势为0 p J J1 10 04 4W WE E 5 5 P PA A 2 20 0V VV V 1 10 02 2 1 10 04 4 q q E E 6 6 5 5 P PA A A A 注意注意: :计算电势首先要规定计算电势首先要规定零电势处零电势处, ,且电势可且电势可 以为以为负负 从从P A,P A,电场力做的功电场力做的功 W- -E EPA PA 1 1、

17、把、把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A A 点点, ,具有具有 的电势能的电势能, ,求求A A点的电势点的电势 c c10104 4q q 9 9 1 1 J 8 106 （1 1）若把）若把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A A点点, ,电电 荷所具有的电势能是多少荷所具有的电势能是多少? ? cq 10 2 102 12 3 2 10qc （2 2）若把若把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A A点点, , 电荷所具有的电势能又是多少电荷所具有的电势能又是多少? ? 课堂训练课堂训练 15V15V 2 2（多选）如图所示，（多选）如图所示，a a

18、、b b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确为某电场线上的两点，那么以下的结论正确 的是的是 （ ） A A把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做正功，电荷的电势能减少，电场力做正功，电荷的电势能减少 B B把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做负功，电荷的电势能增加，电场力做负功，电荷的电势能增加 C C把负电荷从把负电荷从a a移到移到b b，电场力做正功，电荷的电势能增加，电场力做正功，电荷的电势能增加 D D 从从a a到到b b电势逐渐降低电势逐渐降低 ADAD 3 3、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（

19、） A A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定 B B、由放在该点的电荷的电量多少来决定、由放在该点的电荷的电量多少来决定 C C、与放在该点的电荷的正负有关、与放在该点的电荷的正负有关 D D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关 D D 4 4、（多选）如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线、（多选）如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线 表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电 场区域时的运动轨迹。场区域时的运动轨迹。a a、b b是轨

20、迹上的两点。若带电粒是轨迹上的两点。若带电粒 子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判 断的是断的是( )( ) A.A.带电粒子所带电荷的性质带电粒子所带电荷的性质 B.B.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的受力方向两点的受力方向 C.C.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的速度何处较大两点的速度何处较大 D.D.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的电势能何处较大两点的电势能何处较大 BCD a b 5 5、（多选）如图所示，电场中有、（多选）如图所示，电场中有A A、B B两点，则两点，则 下列说法中正确的是（下列说法中

21、正确的是（ ） A A、电势、电势A A B B 场强场强E EA AEEB B B B、电势、电势A A B B 场强场强E EA AE E EpBpB A A B B E E BC 电势高低的判断电势高低的判断 1 1、电场线法：电场线法：在同一电场线上，电势顺着电场在同一电场线上，电势顺着电场 线的方向不断减少。线的方向不断减少。 2 2、场源电荷场源电荷法：法：根据场源电荷的电场来判断，根据场源电荷的电场来判断， 在正电荷的电场中，离它越近电势越高。在在正电荷的电场中，离它越近电势越高。在 负电荷产生的电场中，情况相反。负电荷产生的电场中，情况相反。 3 3、电场力做功法：电场力做功法：根据电场力做功。移动正电根据电场力做功。移动正电 荷时，电场力若做正功，电势降低。电场力荷时，电场力若做正功，电势降低。电场力 若做负功，电势升高。若做负功，电势升高。 对于负电荷，情况恰好相反。对于负电荷，情况恰好相反。