10.1+电势能和电势高二物理同步备课系列（人教版必修第三册）

10.1电势能和电势匀强电场E议一议AB+一个正电荷在电场中只收到静电力F作用，从A运动到B？1、动能是增加还是减少？2、增加的动能是由什么形式的能量转化而来？思考重力做功重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关。类比静电力静电力做功也具有类似特点，即与电荷移动的路径无关。依赖于初末位置静电力做功只取决于电荷的初末位置间的电势差。总结特点因此，静电力做功具有与路径无关、依赖初末位置电势差的特点。静电力做功的特点匀强电场EθM静电力做功的特点AB+F+如果不是沿直线运动呢路径一：沿着AB移动电荷+路径二：沿着AMB移动电荷电场力垂直速度，不做功结论：以上两种不同路径中静电力对q所做的功一样匀强电场EθM静电力做功的特点AB+如何处理曲线问题？微元法：将曲线AB分成无数小段，设想q都从起电沿着电场线方向、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静电力做功伴随着什么能量在转化？电势能匀强电场EθMAB++电荷在电场中具有某种与位置有关的能量，这种称成为电势能，用Ep表示电荷在A点具有电势能EpA电荷在B点具有电势能EpB从A→B，电场力做功，电势能变化。AB+电场力做正功，电势能减小AB+电场力做负功，电势能增加讨论负电荷会如何？课堂练习直角三角形ACB中∠A=60°，电量为q的正点电荷固定在C点。另一负点电荷沿AB边从A点运动到B点，则下列说法正确的是（）A.电场力所做总功为负B.其电势能先增大后减小C.电场力先做负功再做正功D.其所受电场力逐渐减小A电势能定义参考点选择电荷在某点的电势能，等于将其从该点移至零势能位置时静电力所做的功。可任意规定某点电势能为0，作为参考点。正电荷电势能若规定B点为零势能位置，则正电荷在A点的电势能大于0。电势能符号与电荷关系正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势高处电势能小。AB电场力做功与电势能变化规定B点为零势能位置，从A到B，电场力对正电荷做正功，电势能减小；对负电荷做负功，电势能增加。电势能的正负正电荷在A点的电势能EPA>0，而由于电场力对负电荷做负功，若以B点为零势能点，则负电荷在A点的电势能EPA<0。描述电场的物理量是否存在一种仅与电场本身有关，而与电荷无关的物理量来描述电场？这与电场强度和电场力的关系类似。回忆与类比通过回顾电场力与电场强度的关系，我们可以探索如何找到这种新的物理量来描述电场。电势定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量之比电势变化规律：沿着电场线方向，电势逐渐降低电势公式与单位：单位为伏特（V），公式表达电势与电势能、电荷量的关系电势特性讨论：电势是标量，具备正负性，其正负的意义及与零势能点的关系某点的电势与什么有关？题目（多选）下列各量中，哪些与检验电荷无关？选项A.电场力B.电场强度C.电势能D.电场力做的功E.电势答案B、E解析电场强度、电势描述电场本身性质的物理量，与试探电荷无关。电场力、电势能既与电场有关，也与试探电荷有关。电场力做功与试探电荷的电量和初末位置有关。课堂练习01020304课堂练习对于一个确定的点电荷，电势越高的位置，电势能不一定越大，取决于电荷的正负。电势与电势能关系在电势一定的位置，放入的点电荷电荷量越大，电势能不一定越大，也取决于电荷的正负。电荷量与电势能在电场中移动电荷，若电场力做负功，则电势能一定增大。电场力做功与电势能变化正电荷和负电荷在同一位置的电势能无法直接比较大小。正负电荷电势能比较02040103电场强度、电势能、电势

电场强度电势能电势意义描述电场的力的性质描述电荷在电场中的能量描述电场的能的性质定义

矢标性矢量，方向为正电荷的受力方向标量，有正负，正负之表示大小标量，有正负，正负之表示大小决定因素由本所身决定由电势，电荷量，参考点选取有关由本所身决定，与参考点选取有关关系电场强度为0的地方电势不一定为0电场强度为0，电势不一定为0；电势为0，电势能一定为0电势为0的地方电场强度不一定为0联系电势沿着电场强度方向降低最快课堂小结静电力做功特点只与电荷的起始和终止位置有关，与路径无关。电势能定义电荷在电场中的位置能量，用Ep表示，等于移动到零势能点时的静电力功。电势概念电荷在某点的电势能与电荷量之比，单位为伏特。电场力做功与电势能变化电场力做功导致电势能变化。课堂练习电荷移动与做功01将1×10−8C正电荷从无限远移至A点，克服电场力做功2×10−6J；移至B点，克服做功1×10−6J。A点电势计算02利用电势定义和电场力做功关系求出A点电势。A、B电势差03根据电场力在A、B两点做功差值，计算A、B间电势差。电荷移动与功的关系04分析1×10−5C负电荷从A点移至B点时，电场力所做的功。例题1：一个点电荷q=+2μC放置在电场中，电场强度E=4×10^3N/C，求该点电荷在该位置的电势能。答案与解析：电势能公式为：U=qV，其中V为电势。电势V由电场强度E和距离r决定，V=E*r，因此电势能U=q*E*r。由于题目未给出r的具体值，电势能的大小将取决于点电荷到电场源的距离。如果已知r，可以进一步计算电势能的数值。例题2：两个点电荷分别为q₁=+3μC和q₂=-3μC，距离为r=0.2m，求它们之间的相互电势能。答案与解析：电势能公式：U=k*(q₁*q₂)/r，其中k为库仑常量k≈9×10⁹N·m²/C²。代入数值：U=9×10⁹*(3×10⁻⁶*-3×10⁻⁶)/0.2=-1.35J。因为电荷符号相反，所以它们之间的相互作用力是吸引力，电势能为负。例题3：在一均匀电场中，电场强度为E=5×10³N/C，一个电荷量为+2μC的粒子从电场的一点移动到距离电场源2m的另一点，求该粒子的电势能变化。答案与解析：电势能的变化ΔU=q*ΔV，其中ΔV是电势差。电势差ΔV=E*Δr，Δr=2m，ΔV=5×10³*2=1×10⁴V。所以，ΔU=2×10⁻⁶*1×10⁴=0.02J。电势能增加了0.02J。例题4：一电荷量为+4μC的点电荷在电场中移动，从电势为1000V的地方移动到电势为500V的地方，求电势能的变化。答案与解析：电势能变化ΔU=q*ΔV。ΔV=500V-1000V=-500V，ΔU=4×10⁻⁶*(-500)=-2×10⁻³J。电势能减少了2毫焦耳。例题5：在一个电场中，某点的电势为800V，若某电荷量为-2μC，求该电荷在该点的电势能。答案与解析：电势能公式：U=q*V。U=(-2×10⁻⁶)*800=-1.6×10⁻³J。电荷在该点的电势能为-1.6毫焦耳。例题6：在距离电荷q=+5μC为1m的地方，求电势V和电势能U，若电荷Q=-3μC。答案与解析：首先，计算电势V，公式为V=k*q/r。V=(9×10⁹)*(5×10⁻⁶)/1=45,000V。然后，计算电势能U=Q*V。U=(-3×10⁻⁶)*45,000=-0.135J。电势为45,000V，电势能为-0.135J。例题7：电场中有一均匀电场，电场强度E=