【公開課】電勢能和電勢+課件高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

第十章靜電場中的能量1電勢能和電勢11知道靜電力做功的特點(diǎn)，掌握靜電力做功與電勢能變化之間的關(guān)系。2理解電勢能、電勢的概念及電勢和電勢能的相對性。3掌握電勢能的計(jì)算方法。4會(huì)判斷電場中兩點(diǎn)電勢的高低。重點(diǎn)重難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn)EAB一個(gè)正電荷在從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力F做了正功WAB，該電荷動(dòng)能增加了WAB

。在該過程中，是否有另外一種能量減少了？這是什么能量？F+靜電力做功的特點(diǎn)

勻強(qiáng)電場中，電場力與重力相似，

電場力做功是否有相似的特點(diǎn)？如圖所示，正試探電荷q在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中，僅在靜電力作用下從A移動(dòng)到B.(1)若q沿直線(圖甲)運(yùn)動(dòng)，靜電力做的功為多少？(2)若q沿折線(圖甲)AMB從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做的功為多少？(3)若q沿任意曲線ANB(圖乙)從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做的功為多少？(4)由此可得出什么結(jié)論？如果不是沿直線運(yùn)動(dòng)呢？路徑一：沿直線AB運(yùn)動(dòng)路徑二：沿折線AMB運(yùn)動(dòng)電場力垂直速度，不做功結(jié)論：以上兩種不同路徑中靜電力對q所做的功一樣沿直線WAB=Fcosθ·|AB|=qE·|AM|全過程做功WAB=qE·|AM|+0=qE·|AM|MABθ+qF+qF勻強(qiáng)電場E…………x1+x2

+x3

+…=?由以上的推導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)了什么?MθEAB+qFEAB+qFFMx1x2x3W=W1+W2

+W3

+…

=qE·|AM|W1

=qE·x1W2=qE·x2W3=qE·x3沿曲線|AM|說明靜電力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān).推廣：非勻強(qiáng)電場也適用.FF電勢能電勢能Ep

重力做功把重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能類比電場做功把電勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能(1)分析正電荷只在靜電力作用下從A→B運(yùn)動(dòng)(圖甲)和從B→A運(yùn)動(dòng)時(shí)(圖乙)靜電力做功情況、動(dòng)能和電勢能的變化.從A→B靜電力做正功，動(dòng)能增加，電勢能減少從B→A靜電力做負(fù)功，動(dòng)能減少，電勢能增加AB

(2)參考重力做功與重力勢能變化的關(guān)系總結(jié)靜電力做功與電勢能之間有什么關(guān)系.WAB＝EpA－EpB，

ΔEp＝EpB－EpA靜電力做的功等于電勢能的減少量.WAB＝－ΔEp思考與討論

ABAB

思考與討論(3)如果規(guī)定B點(diǎn)為零勢能位置，若電荷從A移動(dòng)至B靜電力對電荷做功為WAB，則電荷在A點(diǎn)電勢能是多少？你能得出什么結(jié)論？由WAB＝EpA－EpB＝EpA－0得EpA＝WAB.結(jié)論：電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢能位置時(shí)靜電力所做的功.AB

1.定義：電荷在電場中具有的勢能，是與位置有關(guān)的物理量。符號：Ep.2.靜電力做功與電勢能變化之間的關(guān)系：(1)WAB＝EpA－EpB.(2)靜電力做正功，即WAB>0，電勢能減少；

靜電力做負(fù)功，即WAB<0，電勢能增加.3.電勢能的大?。弘姾稍谀滁c(diǎn)的電勢能，等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到零勢能位置時(shí)靜電力所做的功。

電勢能Ep4.注意：(1)標(biāo)量：正負(fù)值表示電勢能大小.(2)系統(tǒng)性：電荷與電場共有的能量.(3)相對性：通常以離場源電荷無限遠(yuǎn)或地面為零勢能面.電勢能Ep1.將帶電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做了3×10－5J的功，再從B移到C，靜電力做了1.2×10－5J的功，則：(1)該電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)的過程中，電勢能共改變了多少？答案見解析負(fù)電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做的功WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5J＋1.2×10－5J＝－1.8×10－5J，即電勢能增加1.8×10－5J(2)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？答案見解析WAB＝EpA－EpB＝－3×10－5J，又EpA＝0，則EpB＝3×10－5JWAC＝EpA－EpC＝－1.8×10－5J，又EpA＝0，則EpC＝1.8×10－5J電勢在如圖所示電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中，取O點(diǎn)為零電勢點(diǎn)，A點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為L，AO連線與電場強(qiáng)度負(fù)方向的夾角為θ.(1)電荷量分別為q、－q和2q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢能分別為多少？由題意知EpO＝0，根據(jù)WAO＝EpA－EpO電荷量為q的試探電荷從A點(diǎn)到O點(diǎn)靜電力做的功為WAO＝qELcosθ電荷量為q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢能EpA＝qELcosθ同理，電荷量為2q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢能EpA＝2qELcosθ電荷量為-q的試探電荷從A到O靜電力做的功為WAO′＝-qELcosθ電荷量為-q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢能EpA′＝-qELcosθ在如圖所示電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中，取O點(diǎn)為零電勢點(diǎn)，A點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為L，AO連線與電場強(qiáng)度負(fù)方向的夾角為θ.(2)不同電荷在同一點(diǎn)的電勢能與電荷量的比值是否相同？相同，比值都是ELcos

θ(3)不同電荷在同一點(diǎn)的電勢能與電荷量的比值與試探電荷的電荷量是否有關(guān)系？無關(guān)電勢1.定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量之比。2.公式：φ＝___，其中φ由電場中該點(diǎn)的性質(zhì)決定，與試探電荷q本身無關(guān)(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。3.單位：在國際單位制中，電勢的單位是伏特，符號是V，1V＝1J/C。4.電勢的相對性：只有在規(guī)定了零電勢點(diǎn)之后，才能確定電場中某點(diǎn)的電勢，一般選大地或離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢為0。電勢5.電勢是標(biāo)(填“矢”或“標(biāo)”)量，但有正負(fù)。在同一電場中，電勢為正值表示該點(diǎn)電勢高于零電勢，電勢為負(fù)值表示該點(diǎn)電勢低于零電勢。說明：通過φ＝

計(jì)算時(shí)，Ep、q均需代入正負(fù)號。6.電勢高低的判斷：沿著電場線方向電勢逐漸降低。對比重力場和電場G=mg重力勢能EP=mgh

高度h

沿豎直向下方向高度降低

F=qE電勢能EP=qφ

電勢φ

沿電場線方向電勢降低

注意：EP=qφ

，EP、q、φ都要帶正負(fù)號

(1)假如正試探電荷沿著電場線從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷的電勢能如何變化？由φ＝

知，A、B兩點(diǎn)電勢有什么關(guān)系？答案EpA>EpB

φA>φB(2)假如負(fù)試探電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電勢能如何變化？由φ＝

知，A、B兩點(diǎn)電勢有什么關(guān)系？答案EpA<EpB

φA>φB(3)由(1)(2)說明什么？如何判斷兩點(diǎn)電勢的高低？答案由(1)(2)說明，電場中兩點(diǎn)電勢高低與試探電荷無關(guān)。沿電場線方向電勢逐漸降低。(1)電場強(qiáng)度為零的位置電勢也為零。(

)(2)電場強(qiáng)度大的位置電勢不一定高。(

)(3)電勢降低的方向就是電場線的方向。(

)(4)某電場中，A點(diǎn)的電勢φA＝－3V，B點(diǎn)的電勢φB＝－4V，則φA<φB。(

)×√××2.(2022·上海市長寧區(qū)高二期末)如圖所示，在負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場中，一條電場線上有a、b、c三點(diǎn)，其電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec，電勢分別為φa、φb、φc。則A.Ea<Eb<Ec，φa>φb>φc B.Ea＝Eb＝Ec，φa>φb>φc

C.Ea>Eb>Ec，φa>φb>φc D.Ea＝Eb＝Ec，φa<φb<φc由于是負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場，所以負(fù)點(diǎn)電荷離c點(diǎn)最近，有Ea<Eb<Ec；沿著電場線方向電勢逐漸降低，故有φa>φb>φc，B、C、D錯(cuò)誤，A正確?！?.(2022·黃岡市黃州區(qū)第一中學(xué)高一期末)將一正電荷從無窮遠(yuǎn)處移至電場中M點(diǎn)，靜電力做功為2.0×10－9J，若將一個(gè)等量的負(fù)電荷從電場中N點(diǎn)移向無窮遠(yuǎn)處，靜電力做功為8.0×10－9J，則M、N兩點(diǎn)的電勢φM、φN的關(guān)系為A.φM<φN<0 B.φN<φM<0C.φN>φM>0 D.φM>φN>0√則φN<φM<0，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。電勢高低的判斷方法(1)電場線法：沿著電場線方向電勢逐漸降低。(2)場源電荷法：離場源正電荷越近的點(diǎn)，電勢越高；離場源負(fù)電荷越近的點(diǎn)，電勢越低。(3)公式法：由φ＝

知，對于同一正電荷，電勢能越大，所在位置的電勢越高；對于同一負(fù)電荷，電勢能越小，所在位置的電勢越高。4.如圖所示的電場中有A、B兩點(diǎn)，下列判斷正確的是A.電勢關(guān)系為φA>φB，電場強(qiáng)度大小關(guān)系為EA>EBB.電勢關(guān)系為φA<φB，電場強(qiáng)度大小關(guān)系為EA<EBC.將電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做負(fù)功，

電勢能增加D.將電荷量為q的負(fù)電荷分別放在A、B兩點(diǎn)，電荷具有

的電勢能關(guān)系為EpA<EpB√由題圖可知，B處的電場線密集，A處的電場線稀疏，因此B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大，A點(diǎn)的電場強(qiáng)度小，即EA<EB，沿著電場線的方向電勢逐漸降低，由題圖可知φB<φA，A、B錯(cuò)誤；將電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做正功，電勢能減少，C錯(cuò)誤；若將電荷量為q的負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做負(fù)功，電勢能增加，則有EpB>EpA，D正確。電勢能大小的判斷靜電力做正功，電勢能減少；靜電力做負(fù)功，電勢能增加。除用靜電力做功判斷電勢能大小外，還可根據(jù)公式Ep＝qφ來判斷，如果是正電荷，電勢越高，電勢能越大；如果是負(fù)電荷，電勢越高，電勢能越小。5.(2021·山東省菏澤一中高一月考)將帶電荷量為1×10－8C的正電荷，從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，要克服靜電力做功1×10－6J，規(guī)定無限遠(yuǎn)處電勢為零，則：(1)電荷的電勢能是增加還是減少？電荷在A點(diǎn)的電勢能是多少？答案增加1×10－6J電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，要克服靜電力做功1×10－6J，電荷的電勢能增加；無限遠(yuǎn)處電勢能為零，則電荷在A點(diǎn)具有1×10－6J的電勢能。(2)A點(diǎn)的電勢是多少？答案100V(3)在A點(diǎn)放一個(gè)帶電荷量為2×10－8C的負(fù)電荷，該電荷具有的電勢能是多少？答案－2×10－6J在A點(diǎn)放一個(gè)帶電荷量為2×10－8C的負(fù)電荷，該電荷具有的電勢能EpA′＝q′φ