【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，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掌握電勢能的計算方法。4會判斷電場中兩點電勢的高低。重點重難點重點重點EAB一個正電荷在從A點運動到B點，靜電力F做了正功WAB，該電荷動能增加了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

勻強電場中，電場力與重力相似，

電場力做功是否有相似的特點？如圖所示，正試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中，僅在靜電力作用下從A移動到B.(1)若q沿直線(圖甲)運動，靜電力做的功為多少？(2)若q沿折線(圖甲)AMB從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？(3)若q沿任意曲線ANB(圖乙)從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？(4)由此可得出什么結(jié)論？如果不是沿直線運動呢？路徑一：沿直線AB運動路徑二：沿折線AMB運動電場力垂直速度，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)化為動能類比電場做功把電勢能轉(zhuǎn)化為動能(1)分析正電荷只在靜電力作用下從A→B運動(圖甲)和從B→A運動時(圖乙)靜電力做功情況、動能和電勢能的變化.從A→B靜電力做正功，動能增加，電勢能減少從B→A靜電力做負(fù)功，動能減少，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點為零勢能位置，若電荷從A移動至B靜電力對電荷做功為WAB，則電荷在A點電勢能是多少？你能得出什么結(jié)論？由WAB＝EpA－EpB＝EpA－0得EpA＝WAB.結(jié)論：電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移動到零勢能位置時靜電力所做的功.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的電勢能，等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力所做的功。

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點移到B點，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點移到B點，再從B點移到C點的過程中，電勢能共改變了多少？答案見解析負(fù)電荷從A點移到C點，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點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點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度為E的勻強電場中，取O點為零電勢點，A點距O點的距離為L，AO連線與電場強度負(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點到O點靜電力做的功為WAO＝qELcosθ電荷量為q的試探電荷在A點的電勢能EpA＝qELcosθ同理，電荷量為2q的試探電荷在A點的電勢能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點的電勢能EpA′＝-qELcosθ在如圖所示電場強度為E的勻強電場中，取O點為零電勢點，A點距O點的距離為L，AO連線與電場強度負(fù)方向的夾角為θ.(2)不同電荷在同一點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)定了零電勢點之后，才能確定電場中某點的電勢，一般選大地或離場源電荷無限遠處的電勢為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電勢高于零電勢，電勢為負(fù)值表示該點電勢低于零電勢。說明：通過φ＝

計算時，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點移到B點，電荷的電勢能如何變化？由φ＝

知，A、B兩點電勢有什么關(guān)系？答案EpA>EpB

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

知，A、B兩點電勢有什么關(guān)系？答案EpA<EpB

φA>φB(3)由(1)(2)說明什么？如何判斷兩點電勢的高低？答案由(1)(2)說明，電場中兩點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)電場強度為零的位置電勢也為零。(

)(2)電場強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點的電勢φA＝－3V，B點的電勢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)點電荷形成的電場中，一條電場線上有a、b、c三點，其電場強度大小分別為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)點電荷形成的電場，所以負(fù)點電荷離c點最近，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錯誤，A正確。√3.(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處移至電場中M點，靜電力做功為2.0×10－9J，若將一個等量的負(fù)電荷從電場中N點移向無窮遠處，靜電力做功為8.0×10－9J，則M、N兩點的電勢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，電勢越高；離場源負(fù)電荷越近的點，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，下列判斷正確的是A.電勢關(guān)系為φA>φB，電場強度大小關(guān)系為EA>EBB.電勢關(guān)系為φA<φB，電場強度大小關(guān)系為EA<EBC.將電荷量為q的正電荷從A點移到B點，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，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點的電場強度大，A點的電場強度小，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錯誤；將電荷量為q的正電荷從A點移到B點，靜電力做正功，電勢能減少，C錯誤；若將電荷量為q的負(fù)電荷從A點移到B點，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，從無限遠處移到電場中的A點，要克服靜電力做功1×10－6J，規(guī)定無限遠處電勢為零，則：(1)電荷的電勢能是增加還是減少？電荷在A點的電勢能是多少？答案增加1×10－6J電荷從無限遠處移到電場中的A點，要克服靜電力做功1×10－6J，電荷的電勢能增加；無限遠處電勢能為零，則電荷在A點具有1×10－6J的電勢能。(2)A點的電勢是多少？答案100V(3)在A點放一個帶電荷量為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點放一個帶電荷量為2×10－8C的負(fù)電荷，該電荷具有的電勢能EpA′＝q′φ