【公开课】电势能和电势（课件）物理人教版2019必修第三册+

第1节

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

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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；而现代，人们需要用高速的微观粒子轰击另一微观粒子来进行科学研究，其速度的数量级达到107m/s，那是怎样加速的呢？

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一个正电荷在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点时，静电力做了正功WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了

WAB。从能量转化的角度思考，物体动能增加了，意味着有另外一种形式的能量减少了。这是一种什么形式的能量呢？物理观念1.形成电场能的观念：理解电势能是电荷在电场中具有的势能，电势是描述电场能的性质的物理量，认识到电场力做功与电势能变化的关系（电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加）。2.建立电势的概念：明确电势是标量，其高低与零电势点的选取有关，理解沿电场线方向电势逐渐降低的规律。科学思维

1.科学推理：通过类比重力势能和高度，推理出电势能与电势的关系，理解比值定义法在电势概念建立中的应用。

2.模型建构：结合电场线、等势面等模型，分析电荷在电场中的电势能变化和电势分布特点，培养空间想象能力。

学习目标科学探究1.实验分析：通过模拟电荷在电场中运动的实验（如带电粒子在平行板电场中的偏转），探究电场力做功与电势能变化的关系，验证电势的分布规律。2.问题解决：运用电势能和电势的知识解决实际问题，如分析带电粒子在电场中的运动轨迹与电势能、电势变化的关系。科学态度与责任1.体会物理知识的系统性：认识到电势能和电势是电磁学的重要组成部分，与其他物理概念（如电场强度）存在内在联系，培养严谨的科学态度。2.关注科技应用：了解电势能和电势知识在静电除尘、电容器等技术中的应用，认识到物理知识对推动科技发展的重要性。

学习目标

重点难点重点1.加速度的概念建立和加速度的比值关系。2.加速度是速度的变化率，它描述速度变化的快慢和方向。难点1.v-t图像中图线斜率的物理意义。2.理解加速度的概念，区分速度、速度的变化量及速度的变化率。1.静电力做功的特点2.电势能3.电势4.课堂总结5.练习与应用6.提升训练

学习内容第1节

电势能和电势一、静电力做功的特点第1节

电势能和电势一、静电力做功的特点如图所示，正试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，仅在静电力作用下从A移动到B。(1)若q沿直线AB运动，静电力做的功为多少？MEABθ+qF静电力对试探电荷q做的功WAB＝Fcosθ·|AB|＝qEcosθ·|AB|＝qE·|AM|；(2)若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？在q沿AM移动过程中静电力做功W1＝qE·|AM|，在q沿MB移动过程中静电力做功W2＝0，总功WAMB＝W1＋W2＝qE·|AM|；MEABθ++qF一、静电力做功的特点如图所示，正试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，仅在静电力作用下从A移动到B。(3)若q沿任意曲线ANB(图乙)从A点移动到B点，静电力做的功为多少？MөEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFMx1x2x3QPFΔdW=W1+W2+W3+…

=qE·|AM|W1=q

E

·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………x1+x2+x3+…=?一、静电力做功的特点如图所示，正试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，仅在静电力作用下从A移动到B。dAB+qELθ(4)将q沿蓝色曲线由A移到B,求电场力的功.(5)将-q由A移到B的过程，电场力对电荷做功为：一、静电力做功的特点1.静电力做功的特点：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。注意：这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明对非匀强电场也是适用的。二、电势能第1节

电势能和电势二、电势能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）二、电势能

功和能量的变化密切相关。重力做功对应着重力势能的变化，那么，静电力做功又对应着哪种形式的能量变化呢？二、电势能1.定义：电荷在电场中具有的势能，是与位置有关的物理量。符号：Ep。2.静电力做功与电势能变化之间的关系：(1)WAB＝EpA－EpB。(2)静电力做正功，即WAB>0，电势能减少；静电力做负功，即WAB<0，电势能增加。3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功。二、电势能4.电势能的几点说明：(1)标量：正负值表示电势能大小。(2)系统性：电荷与电场共有的能量。(3)相对性：电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关；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。二、电势能【例1】(2023·黑龙江省实验中学高二月考)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。现将一带电荷量为q的正点电荷由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<W1B.W1＝W2＝W3C.W2>W3>W1

D.W3>W2>W1二、电势能【解析】因为静电力做功只与初、末位置有关，而与电荷运动路径无关，故沿三条路径将点电荷由A移动到D的过程中，静电力做功相等，即W1＝W2＝W3，故选B。二、电势能

【例2】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移到C，静电力做了1.2×10－5J的功，则：(1)该电荷从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？二、电势能【解析】（1）负电荷从A点移到C点，静电力做的功WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5J＋1.2×10－5J＝－1.8×10－5J，即电势能增加1.8×10－5J（2）WAB＝EpA－EpB＝－3×10－5J，又EpA＝0，则EpB＝3×10－5JWAC＝EpA－EpC＝－1.8×10－5J，又EpA＝0，则EpC＝1.8×10－5J。三、电势第1节

电势能和电势三、电势在如图所示的匀强电场中，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ。(1)电荷量分别为q、－q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为多少？Eqlcosθ－Eqlcosθ

2Eqlcosθ(2)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？与试探电荷的电荷量是否有关系？相同无关三、电势1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。2.公式：φ＝

，其中φ由电场中该点的性质决定，与试探电荷q本身

无关。3.单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1V＝1J/C。4.电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电势，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0。5.电势是标量，但有正负。在同一电场中，电势为正值表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势。三、电势【思考与讨论】1.假如正试探电荷沿着电场线从A点移到B点，电荷的电势能如何变化？A、B两点电势有什么关系？电势能减少φA>φB【思考与讨论】2.假如负试探电荷从A点移到B点，电势能如何变化？A、B两点电势有什么关系？电势能增加φA>φB【思考与讨论】3.前面两个问题说明什么？如何判断两点电势的高低？

电场中两点电势高低与试探电荷无关。沿电场线方向电势逐渐降低。三、电势【例3】(2023·内蒙古国星中学高二月考)如图，将q1＝2×10－6C的试探电荷从A点移到B点，静电力做功5×10－5J，从B点移到无穷远处，静电力做功8×10－5J。以无穷远处的电势为零，求：(1)电荷q1在A、B两点的电势能；(2)A、B两点的电势；(3)q2＝－2×10－6C的电荷在A、B两点的电势能。三、电势【解析】（1）从B点移到无穷远处，静电力做功8×10－5J，则W＝EpB－Ep∞＝EpB，所以在B点的电势能EpB＝8×10－5J将q1＝2×10－6C的试探电荷从A点移到B点，静电力做功5×10－5J，则W′＝EpA－EpB，所以EpA＝1.3×10－4J。（2）根据Ep＝φq，（3）q2＝－2×10－6C的电荷在A、B两点的电势能EpA′＝q2φA＝－1.3×10－4J，EpB′＝q2φB＝－8×10－5J。三、电势【总结提升】电势高低的判断方法1.电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低。2.场源电荷法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。3.公式法：由φ＝

知，对于同一正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于同一负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。三、电势【例4】如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是A.电势关系为φA>φB，电场强度大小关系为EA>EBB.电势关系为φA<φB，电场强度大小关系为EA<EBC.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，静电力做

负功，电势能增加D.将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷

具有的电势能关系为EpA<EpB三、电势【解析】由题图可知，B处的电场线密集，A处的电场线稀疏，因此B点的电场强度大，A点的电场强度小，即EA<EB，沿着电场线的方向电势逐渐降低，由题图可知φB<φA，A、B错误；方法一：将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，静电力做正功，电势能减少，同理若将电荷量为q的负电荷从A点移到B点，EpB>EpA，故C错误，D正确。方法二：因φA>φB，若试探电荷为正电荷EpA－EpB＝φAq－φBq＝(φA－φB)q>0，故EpA>EpB；同理，若试探电荷为负电荷EpA<EpB，故C错误，D正确。三、电势【总结提升】电势能大小的判断方法1.根据静电力做功判断静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加。2.根据Ep＝qφ判断如果是正电荷，电势越高，电势能越大；如果是负电荷，电势越高，电势能越小。四、课堂总结第1节

电势能和电势四、课堂总结

电势能和电势静电力做功的特点电势能EP电势

WAB=-