高二-粤教版-物理-必修3第一章第四节《电势能与电势》课件

高二—粤教版—物理—必修3第一章第四节电势能与电势想一想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，静电力做了正功WAB.从能量转化的角度，同学们可以展开哪些思考呢？BAFqE+BAFqE动能定理：该电荷的动能增加了WAB能量守恒定律：某种形式的能量减少了WAB+BAFqE这是一种什么形式的能量呢？动能通过静电力做功+重力——重力做功与路径无关滑动摩擦力——滑动摩擦力做功与路径有关一、静电力做功的特点BMA

甲乙丙Eθ┌+一、静电力做功的特点甲：将正电荷q从A沿直线移至BBMA甲Eθ┌

+qF一、静电力做功的特点乙：将电荷q从A沿折线移至B对AM:对全程:BMA乙Eθ┌+qF对MB:

+qF一、静电力做功的特点丙：将电荷q从A沿曲线移至BBMA丙E┌

对全程:

一、静电力做功的特点匀强电场中，把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功沿甲路径静电力做功:沿乙路径静电力做功:沿丙路径静电力做功:沿任意路径静电力做功:BMA甲乙丙Eθ┌

一、静电力做功的特点

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，只与电荷的起始位置和终止位置有关。★此结论对于非匀强电场也适用结论这与什么力做功像似呢？类比：重力做功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）类比：重力做功和重力势能BAFqE+电势能动能通过静电力做功类比重力做功静电力做的功=电势能的减少量二、电势能１、定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。２、标量：有正负，表大小表示方式：Ep例如：EpA=3J比0势能点多3JEpB=-3J比0势能点低3JEpA＞EpB二、电势能３、电场力做的功等于电势能的减少量WAB=EpA-EpB=-ΔEp（增量的负值）问题:如图所示，电荷在电场中从A向B移动时，静电力做什么功?EABABE左图：正电荷：静电力做正功负电荷：静电力做负功右图：正电荷：静电力做负功负电荷：静电力做正功BAFqE+

静电力做的功:

电荷在A点的电势能是多大呢？BAFqE+三、电势能的大小

电荷在B点的电势能为0

BAFqE+三、电势能的大小

电荷在A点的电势能为0

零势能位置的选取是任意的。

BAFqE+三、电势能的大小

电势能具有相对性。大小与零势能点的选取有关。电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零。BAFqE+三、电势能的大小

电荷在某两点之间的电势能之差与零势能点的选取无关。电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷和及对它作用的电场所共有的，具有系统性。我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。1.将电荷q从A点移到B点。若取B点的电势能为零，则A点的电势能为多少？2.若电荷的电量为2q、3q…则A点的电势能为多少?3.求EpA/q，比值是否与电荷量有关？

与电荷量无关BMA甲乙丙Eθ┌+

…想一想四、电势1、定义：

1V=1J/C2、EP及q含符号3、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。4、沿电场线(场强)方向电势越来越低AB四、电势5、正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负6、电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关.7、电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。例题如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是φA＝5V、φB＝－2V、φC＝0，将电荷量q＝－6×10－6C的点电荷从A移到B，再移到C.(1)该电荷在A点、B点、C点具有的电势能各是多少？

所以该电荷在A点、B点、C点具有的电势能分别为：EpA＝qφA＝－6×10－6×5J＝－3×10－5JEpB＝qφB＝－6×10－6×(－2)J＝1.2×10－5JEpC＝qφC＝－6×10－6×0J＝0例题如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是φA＝5V、φB＝－2V、φC＝0，将电荷量q＝－6×10－6C的点电荷从A移到B，再移到C.(2)将该电荷从A移到B和从B移到C，电势能分别变化了多少？将该电荷从A移到B，电势能的变化量为ΔEpAB＝EpB－EpA＝1.2×10－5J－(－3×10－5)J＝4.2×10－5J即电势能增加了4.2×10－5J将该电荷从B移到C，电势能的变化量为ΔEpBC＝EpC－EpB＝0－1.2×10－5J＝－1.2×10－5J即电势能减少了1.2×10－5J例题如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是φA＝5V、φB＝－2V、φC＝0，将电荷量q＝－6×10－6C的点电荷从A移到B，再移到C.(3)将该电荷从A移到B和从B移到C，电场力做功分别是多少？将该电荷从A移到B，电场力做的功为WAB＝EpA－EpB＝－4.2×10－5J将该电荷从B移到C，电场力做的功为WBC＝EpB－EpC＝1.2×10－5J.五、等势面(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。1.定义：电场中电势相同的各点构成的面。2.等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功，电荷的电势能不变。(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。(4)任意两个等势面都不相交。2.几种常见电场的等势面(1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面。(2)等量异号点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，两点电荷连线的中垂线是一条等势线.2.几种常见电场的等势面(3)等量正点电荷的等势面等量正点电荷连线的中点电势最低，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低。(4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面。例题某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（1）一正电荷从b点运动到e点，电场力做功为多少？解析：因为b、e两点在同一个等势面上，所以φb

＝

φe，所以正电荷从b到e，电场力不做功。例题某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（2）一电子从a点运动到d点，电场力做正功吗？解析：根据箭头所指，电势降低，由a到d电场强度方向向左，电子所受电场力向右，电场力做正功。例题某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（3）b点电场强度向哪里？解析：根据沿电场线方向电势逐渐降低，则b点处场强垂直于该点所在等势面，方向向左。例题某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（4）a、b、c、d四个点中，哪一点的电场强度最大？解析：由于电场线与等势面处处垂直，则可近似画出电场线分布如下图所示。可以看出，b点电场线最密集，则b点处的场强最大。课堂小结电势能动能通过静电力做功研究方法：类比能量观念科学思维电势、等势面谢谢观看！高二—粤教版—物理—必修3第一章第四节电势能与电势答疑解析WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5J＋1.2×10－5J＝－1.8×10－5J，电势能增加了1.8×10－5J.例1

将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5J的功，则：(1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点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？解析如果规定A点的电势能为零，由WAB＝EpA－EpB得该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J，同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5J.例1

将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5J的功，则：(1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点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？例1

将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5J的功，则：(1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？(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？解析如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5J，C点的电势能为EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5J.例2

(多选)如图所示，在正点电荷产生的电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把带电荷量为＋q和－q的试探点电荷依次放在这三个点上，关于它们所具有的电势能，下列说法中正确的是A.放上＋q的试探点电荷时，试探点电荷在各点的

电势能大小关系为EpA＞EpB＞EpCB.放上＋q的试探点电荷时，试探点电荷在各点的

电势能大小关系为EpA＜EpB＜EpCC.放上－q的试探点电荷时，试探点电荷在各点的电势能大小关系为EpA＞EpB＞EpCD.放上－q的试探点电荷时，试探点电荷在各点的电势能大小关系为EpA＜EpB＜EpC√√例3如果把电荷量为q＝1.0×10－8C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W＝1.2×10－4J，那么：(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？解析取无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即φ∞＝0，Ep∞＝0由W∞A＝Ep∞－EpA得EpA＝Ep∞－W∞A＝0－(－1.2×10－4J)＝1.2×10－4J例3如果把电荷量为q＝1.0×10－8C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W＝1.2×10－4J，那么：(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？(2)q未移入电场前，A点的电势是多少？解析A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2×104V.例4如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量为－1×10－8C的电荷从A点移到B点，静电力做功6×10－8J.B处电势为1V，求：(1)场强方向；解析将负电荷从A点移至B点，静电力做正功，则负电荷所受静电力方向由A点指向C点.又因为是负电荷，场强方向与负电荷受力方向相反，所以场强方向由C点指向A点.例4如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量为－1×10－8C的电荷从A点移到B点，静电力做功6×10－8J.B处电势为1V，求：(1)场强方向；(2)A点电势；解析由静电力做功与电势能的关系可知WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)，例4如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量为－1×10－8C的电荷从A点移到B点，静电力做功6×10－8J.B处电势为1V，求：(1)场强方向；(2)A点电势；(3)电子在A点的电势能.解析电子在A点的电势能EpA′＝(－e)×(－5V)＝8×10－19J.例5如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则A.A点场强小于B点场强B.A点场强方向指向x轴负方向C.A点场强大于B点场强D.A点电势低于B点电势√解析由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线分布图，如图所示，可知A、B两点处的场强方向应与x轴同向，由等差等势面的疏密可