高一物理必修三10.1电势能和电势

10.1电势能和电势第十章

静电场中的能量

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？问

题一

静电力做功的特点-----qEmg+++++

一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于mg,方向竖直向下；一个带正电的电荷量为q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE,方向跟电场强度E的方向相同。

重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点？一

静电力做功的特点

如图，在电场强度为E的匀强电场中任取A、B两点，把试探电荷q沿两条不同路径从A点移动到B点，计算这两种情况下静电力对电荷所做的功。FθAMqBE把q沿直线AB从A点移动到B点WAB=Fcosθ|AB|=qEcosθ|AB|=qE|AM|再把q沿折线AMB从A点移动到B点WAM=qE|AM|

在q沿MB移动过程中，由于移动方向跟静电力方向垂直，静电力不做功，WMB=0在整个移动过程中，静电力对q所做的功WAMB=WAM+WMB=qE|AM|所以，以上两种不同路径中静电力对q所做的功是一样的。一

静电力做功的特点

另外，还可以使q沿任意曲线ANB从A点移动到B点。我们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。各小段沿垂直电场方向运动时，静电力是不做功的，各小段沿电场方向移动的位移之和等于|AM|因此，q沿任意曲线从A点移动到B点静电力所做的功也是WAM=qE|AM|

可见，不论q经由什么路径从A点移动到B点，静电力所做的功都是一样的。因此，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。阅读教材27-28页思考并回答下列问题什么是电势能电荷在电场中具有的势能叫电势能，用Ep表示。电场力做功与电势能的关系电场力做正功势能减少，电场力做负功电势能增加WAB=EPA-EPB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上的电势能规定为0。通常把哪点规定为电势能为0二

电势能电荷在某点的电势能等于什么？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做的功。

重力势能属于地球和物体组成的系统，是地球和物体相互作用产生的。同样，电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的。我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。对电势能的理解电势能是标量还是矢量？正负分别表示什么？

电势能是标量，正负表示大小。正表示比零电势能多，负表示比零电势能少。

在正电荷产生的电场中放入的正电荷，其电势能为正。在正电荷产生的电场中放入的负电荷，其电势能为负。在正电荷产生的电场中放入正电荷，判断其电势能的正负在正电荷产生的电场中放入负电荷，判断其电势能的正负

三

电势规定电荷在0点的电势能为0电荷在A点的电势能为Ep，等于电荷q由A点移动到0点的过程中静电力所做的功，数值为WAO如果把一个电荷量为nq的电荷也由A点移动到0点，因此，移动该电荷所做的功必定是nWAo。这个功与电荷的多少有关，显然不能用它来表示电场某点的性质。请你进一步分析，是否能找到反映电场某点性质的物理量。阅读教材28-29页思考并回答下列问题电势的定义电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫作电场在这一点的电势。电势的定义式在规定了零电势点之后，电势为正表示比零电势高；电势为负表示比零电势低。电势的正负含义三

电势电势的单位及标矢性在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V.1V=1J/C电势是标量，只有大小没有方向

如果用φ表示电势，用Ep表示电荷q的电势能。则电势的固有性：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。即φ与Ep、q无关。电场强度大的地方电势是否一定高？反之又如何呢？

ABABEA>EB

φA>φBEA>EB

φA<φBE大处φ不一定高；φ高处E不一定大电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？（若规定无穷远处为零电势点）

E为零φ不一定为零；φ为零E也不一定为零等量异种点电荷的电场线两点电荷连线的中垂线上各点场强不为零，电势为零。等量同种点电荷的电场线两点电荷连线中点场强为零，但电势不为零电势高低的判断方法电场线法沿电场线(场强)方向电势越来越低场源电荷判断法正电荷产生的电场中，离电荷越近电势越高，且均为正值；负电荷相反，均为负值做功判断法电场中正电荷运动时，电场力做正功，电势能减少，电势减小；做负功，电势能增加，电势增大。电场中负电荷运动时，电场力做正功，电势能减少，电势增大；做负功，电势能增加，电势减小。1、图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、b，今将一正点电荷q从a移到b则（）A.电场力做正功，q的电势能增加；B.电场力做负功，q的电势能增加；C.电场力做正功，q的电势能减少；D.电场力做负功，q的电势能减少。

若q为负点电荷呢？C+qD2、如图所示,电子沿一条电场线MN从a点运动到b点,电势能增加，则

（）A.电场力做正功，电场方向从N指向M；B.电场力做正功，电场方向从M指向N；C.电场力做负功，电场方向从N指向M；D.电场力做负功，电场方向从M指向N。

MNbaBC3、如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是(多选）（）A、电势φA>φB

场强EA>EBB、电势φA>φB

场强EA<EBC、将+q由A点移到B点，电场力做正功D、将-q分别放在A、B两点时具有电势EpA>EpBABE4.在电场中一条电场线上有A、B两点,如图所示，若将电荷q1=-2.0×1