電勢(shì)能和電勢(shì)【知識(shí)精講+拓展提升】 高二物理 備課精研課件 （人教版2019必修第三冊(cè)）

第1節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì)第十章靜電場(chǎng)中的能量課標(biāo)定位1、理解電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)；2、通過(guò)類(lèi)比法建構(gòu)電勢(shì)能概念；3、通過(guò)比值定義法建構(gòu)電勢(shì)概念；4、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。素養(yǎng)闡釋1、物理觀念：電勢(shì)能、電勢(shì)2、科學(xué)思維：體會(huì)類(lèi)比法建構(gòu)電勢(shì)能，歸納法、比值定義法等思維方法建構(gòu)電勢(shì)概念的過(guò)程，提升科學(xué)探究的能力。引入問(wèn)題：一個(gè)帶正電的試探電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中某點(diǎn)由靜止釋放，若只受靜電力作用，將如何運(yùn)動(dòng)?動(dòng)能如何變化？E在電場(chǎng)力作用下電荷加速運(yùn)動(dòng)，試探電荷的動(dòng)能增加.+F思考：是什么能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能呢?地球負(fù)電荷m+q用類(lèi)比法研究電場(chǎng)中的能量的性質(zhì)重力場(chǎng)電場(chǎng)mgqE場(chǎng)方向場(chǎng)方向地球附近的重力場(chǎng)跟負(fù)電荷的電場(chǎng)相似一、靜電力做功的特點(diǎn)在電場(chǎng)中，靜電力做功也與路徑無(wú)關(guān)嗎？你將創(chuàng)設(shè)怎樣的情境來(lái)論證這一問(wèn)題呢？類(lèi)比：在重力場(chǎng)中，重力做功與路徑無(wú)關(guān)

如圖，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中把正電荷q沿三種不同的路徑從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，求靜電力做的功分別是多少？BMAFq+甲乙丙E

先獨(dú)立思考，根據(jù)功的公式寫(xiě)出三種情況下的結(jié)果表達(dá)式，然后閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，并做好自由發(fā)言準(zhǔn)備。θMEW=F·|AB|cosθ=qE·|AM|1.將電荷q從A沿直線移至B:AB+qFθMEAB2.將電荷q從A沿折線移至B:對(duì)AM:W1=qE·|AM|對(duì)MB:W2=0對(duì)全程:W=W1+W2=qE·|AM|+qFθ3.將電荷q從A沿曲線移至B:M?EAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFW=W1+W2+W3+…

=qE·|AM|W1=qE·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………Mx1+x2+x3+…=?x1x2微元法結(jié)論:靜電力做功的特點(diǎn)

在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān),只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。此結(jié)論對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用思考：電場(chǎng)力做功的過(guò)程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？【課堂反饋1】(多選)下列說(shuō)法正確的是(

)A．電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，每次經(jīng)過(guò)的路徑不同，電場(chǎng)力做的功可能不同B．電荷從電場(chǎng)中的某點(diǎn)開(kāi)始出發(fā)，運(yùn)動(dòng)一段路徑后，又回到了該點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功為零C．正電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功D．電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橛须妶?chǎng)力對(duì)電荷做功，所以能量守恒定律在電場(chǎng)中不成立BC二、電勢(shì)能h回顧重力做功的特點(diǎn)?ABCmg

mg

mg

1.重力場(chǎng)中，由于重力做功與路徑無(wú)關(guān)，同一物體在地面附近的同一位置才具有確定的重力勢(shì)能。2.重力勢(shì)能:3.在靜電場(chǎng)中，是否也存在與位置有關(guān)的勢(shì)能呢？類(lèi)比可以給出電勢(shì)能的概念。用類(lèi)比法研究電場(chǎng)能的性質(zhì)重力場(chǎng)電場(chǎng)類(lèi)比1.靜電力做功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān),只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。2.電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能。W電與電勢(shì)能的關(guān)系?1.與路徑無(wú)關(guān),由初末位置的高度差來(lái)決定。2.重力做功WG與重力勢(shì)能的關(guān)系：3.重力勢(shì)能:等于將物體由該點(diǎn)移至零勢(shì)能點(diǎn)重力所做的功。AB++AB－－1、定義：電荷在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力而具有的與位置有關(guān)的勢(shì)能叫做電勢(shì)能，用Ep表示。2、電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量靜電力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減小靜電力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大

思考：怎樣求電荷在電場(chǎng)中某位置時(shí)具有的電勢(shì)能？②電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功。

①電勢(shì)能與重力勢(shì)能一樣，具有相對(duì)性。必須先規(guī)定零電勢(shì)能點(diǎn)。MEAB?+q+qF比如：規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為零【課堂檢測(cè)2】（多選）一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做了5×10－6J的功，那么()A．電荷在B處時(shí)將具有5×10－6J的電勢(shì)能B．電荷在B處將具有5×10－6J的動(dòng)能C．電荷的電勢(shì)能減少了5×10－6JD．電荷的動(dòng)能增加了5×10－6JCD

思考：電場(chǎng)的力的性質(zhì)我們用場(chǎng)強(qiáng)E來(lái)描述，那么電場(chǎng)的能的性質(zhì)我們又應(yīng)該用什么物理量來(lái)描述呢？能否用“電勢(shì)能”呢？A0lθE-該比值與q無(wú)關(guān)，僅與電場(chǎng)及A點(diǎn)的位置有關(guān)，叫做電勢(shì)設(shè)Ep0=0，從A到O過(guò)程中零勢(shì)能參考點(diǎn)∴EpA

=qElcosθ

三、電勢(shì)(electricpotential)1、定義：

電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。3、定義式：(計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào))2、物理意義：反映電場(chǎng)能的性質(zhì)，由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的，與是否引入電荷，以及引入電荷的電性和電量無(wú)關(guān)。4、單位：伏特，符號(hào)為V1V=1J/C5、電勢(shì)只有大小，沒(méi)有方向，是標(biāo)量(有正負(fù))，正值表示該點(diǎn)電勢(shì)比零高，負(fù)值表示該點(diǎn)電勢(shì)比零低。6、電勢(shì)具有相對(duì)性類(lèi)比電勢(shì)高度電勢(shì)能重力勢(shì)能確定電勢(shì)，應(yīng)先規(guī)定電場(chǎng)中某處的電勢(shì)為零。(一般選取無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為0，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢(shì)為0)如何利用電場(chǎng)線比較電勢(shì)的高低？沿著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)將怎樣變化?ABE7.沿電場(chǎng)線(場(chǎng)強(qiáng))方向電勢(shì)逐漸降低思考與討論電勢(shì)降低的方向就是電場(chǎng)線的方向嗎？不一定公式性質(zhì)意義圖解電場(chǎng)強(qiáng)度EE=F/q矢量描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)電勢(shì)φφ=Ep/q標(biāo)量描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的比較

思考：場(chǎng)強(qiáng)度大的的地方電勢(shì)是否一定高？反之又如何？ABCD結(jié)論:E大處φ不一定高(低)；φ高處E不一定大(小)EA>EB,φA>φBEC>ED,φC<φD【課堂檢測(cè)3】如圖所示，a、b、c是某電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線，PQ為一帶正電粒子只在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡．由此可以知道（）A.Q點(diǎn)電勢(shì)比P點(diǎn)高B.帶電粒子通過(guò)P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能較小C.帶電粒子通過(guò)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能較小D.帶電粒子通過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度較小AB課堂小結(jié)1、靜電力做功的特點(diǎn)2、電勢(shì)能3、電勢(shì)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān),只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。沿著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐漸降低【課堂檢測(cè)1】如圖所示,在等量正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中,它們連線的中垂面ab上,有一電子,從靜止開(kāi)始由a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中(a、b相對(duì)O對(duì)稱(chēng)),下列說(shuō)法正確的是()A.電子的電勢(shì)能始終增多B.電子的電勢(shì)能始終減少C.電子的電勢(shì)能先減少后增加D.電子的電勢(shì)能先增加后減少COab++EEFF做正功做負(fù)功電勢(shì)能減少電勢(shì)能增加

【課堂檢測(cè)3】某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，圖中A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為EA和EB，電勢(shì)分別為φA和φB，將帶電量為q的負(fù)電荷分別放在A、B兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能分別為EpA和EpB，則有